MOS 电平转换电路故障

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radioes8：
; k2 [; h9 a; b+ W产品是使用一段时间之后才故障的，使用之前是好的。管子对照规格书测试相关参数，反馈是OK 的。

1 q/ p8 g6 u  r1 N: M+ b5 W如果檢查 MOS 管特性是正常的，那有可能是老化、環境...等因素造成參數漂移後產生的異常。

5 |/ d9 \  U: I除了狗弟之前降低上拉（Pull-Up）電阻值的經驗外，器件規格也告訴我們，溫度降低、導通電阻 R_DS(on) 也會跟著降低，也可以噴冷凍劑在不良 MOS 管上試試，或吹風機加熱正常的 MOS 管。但這些手段僅是驗證測試，不能作為解決方案。

6 C4 @1 N1 d7 i: m. D4 R單從供應商的規格來看，他們並不保證 1.8V 下能正常動作，最好能換成虐死批你呀（Nexperia）BSH103。

關於這個電路在 1.8V 應用的風險，小弟在下一貼回您。

' T2 g: z/ L9 @  y- k僅為個人建議！

附註：
) f; U; q) L% d$ t  J" u我查看用戶設定，您並未被限制發言。
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radioes8 发表于 2025-4-23 21:34
' o! \6 y& M, F3 _) A产品是使用一段时间之后才故障的，使用之前是好的。管子对照规格书测试相关参数，反馈是OK 的。

潛在風險
% X+ w, r$ K) G9 O# g) y上述討論僅侷限在 N-Channel MOSFET 導通的問題上，這些要求僅能保證電路最基本的正常動作，但大多數人都不會去量測 I²C 的特性。其實在國外的討論網站上，這個電路都只建議使用在 3.3V 和 5V 間的 I²C 電平轉換。然而華人卻很聰明的，把它照抄到 1.8V 和 3.3V 的應用上。
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( h( J) i' b  H3 r! G由於 1.8V 已經接近 N-Channel MOSFET 的最低工作電壓了，對於 > 100KHz 的高速應用，上升時間（Rising Time）及下降時間（Falling Time）等特性，有可能會超出 I²C 或其它介面規範要求。大家都本著會動就好的原則，經常會忽略這些問題，在選擇器件規格時又不嚴加把關，所以偶有意外發生也是正常的，設計時宜對訊號進行量測及檢視。
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+ {4 N, r7 l: G6 l我們之前的經驗是，應用於 1.8V 和 3.3V 的電平轉換，400KHz 之下的上升時間（Rising Time）及下降時間（Falling Time）會非常接近 I²C 規範要求，記得餘量 < 10ns。這個測試結果對於小米或華為這類的大客戶，可能就會提出質疑了。
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超級狗 发表于 2025-4-24 08:09
- m3 L& B' C) F0 Q& l潛在風險
上述討論僅侷限在 N-Channel MOSFET 導通的問題上，這些要求僅能保證電路正常動作，但大多數人 ...

6 x- ?9 `9 O3 p; f7 t  D: Z; o$ v2 ULevel Translator 介紹
  |% @: }: t& P4 a& ?, U3 u市售的 Level Translator，因為裡面會有 One Shot Accelerator 電路，能縮短上升時間（Rising Time）及下降時間（Falling Time），可以支援 ≥ 2MHz Open-Drain 傳輸應用。針對 1.8V 和 3.3V 間的 I2C 電壓轉換，如果設計不是只要求會動就好，或是 100KHz（含）以下的低速傳輸，宜選擇專用的 Level Translator IC。

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. o# }0 H: f) J輔助計算
這個電路當輸入端 High Side = 0V（GND）時，怎樣才能讓 MOS 管導通，不要讓電流走體二極管（Body Diode），避免造成輸出端 Low Side = 0.6V ~ 0.7V 的問題。
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假設：
Low Side Voltage = 1.8V
High Side Voltage = 3.3V
  @# h/ F1 F7 x) r6 ^Pull-Up Resistor = 2.2KΩ

哪條路徑阻力小，就會走那條路徑；意即，電流大的阻力就小。
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. k7 a- D$ F" D; ^$ e) w" U體二極管（Body Diode）若導通，電流計算如下；
(1.8V - 0.6V) / 2.2KΩ = 545.5μA
) h- K1 |0 ]; Q' X假設體二極管（Body Diode）導通時的順向偏壓（Forward Voltage）為 0.6V。
( Q, z: S: R8 K, b: n6 \
4 e8 C) L0 ?5 w7 y) ~- ?MOS 管的通道若導通，電流計算如下；
1.8V / 2.2KΩ = 818.2μA
1 |: e" n- }5 V/ F9 {2 h假設 MOS 管導通時 R_DS(on) 遠小於 2.2KΩ，可以忽略不計！

1 @' A5 Y  D; T" K' e% s& l9 a推論結果
) J% ]: ]( c% u如果 MOS 管在 V_DS = 0.6V 時，I_D 電流還能大於 818.2μA，這個電路就能正常工作了。考慮單體差異、測量誤差及環境變因等影響，為了確保 MOS 管能穩定導通需要多抓點餘量，也許可以取 10mA ~ 50mA 當門檻。

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radioes8

超級狗 发表于 2025-04-24 14:15:31
5 n0 ~+ n* I' X1 k  I7 m/ ~& F輔助計算
9 k) N& C. Y. ^! {; n! N+ Q這個電路當輸入端 High Side = 0V（GND）時，怎樣才能讓 MOS 管導通，不要讓電流走體二極管（Body Diode），避免造成輸出端 Low Side = 0.6V ~ 0.7V 的問題。

. I* O6 C' @- b; {# J" ~假設：
1 z2 D. p+ V4 o5 u2 bLow Side Voltage = 1.8V
High Side Voltage = 3.3V
" r( M2 l  g* x+ u: |2 zPull-Up Resistor = 2.2KΩ

哪條路徑阻力小，就會走那條路徑；意即，電流大的阻力就小。
% W" g! \; i& I
體二極管（Body Diode）若導通，電流計算如下；
* F+ f, ]  T4 F- b6 R7 P1 W3 O5 \(1.8V - 0.6V) / 2.2KΩ = 545.5μA
0 M5 R+ \8 j! o9 X9 o! |假設體二極管（Body Diode）導通時的順向偏壓（Forward Voltage）為 0.6V。

MOS 管的通道若導通，電流計算如下；
. ~) N) T$ Z' ^, ^5 Z* P1.8V / 2.2KΩ = 818.2μA
假設 MOS 管導通時 R_DS(on) 遠小於 2.2KΩ，可以忽略不計！
1 Z+ Y, g% W3 {8 l/ l7 {. ?. x  e
0 k5 O6 W( w( {" w  G4 o推論結果
如果 MOS 管在 V_DS = 0.6V 時，I_D 電流還能大於 818.2μA，這個電路就能正常工作了。考慮單體差異、測量誤差及環境變因等影響，為了確保 MOS 管能穩定導通需要多抓點餘量，也許可以取 10mA ~ 50mA 當門檻。


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radioes8

上拉电阻修改为1000可以验证下是否可以正常

KIRITOJ

左边3.3V要不要考虑接个上拉呢

1597689180@qq.c

学习了！

yhg-cad

过来学习一下

wangshilei

用VGS_TH小的管子就行,  这是常遇到的问题,不放心就直接用电平转换IC