MOS 电平转换电路故障

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radioes8：
% D2 a) d2 U% p) h" `3 e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。

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。

2 j8 ]! o8 q$ E$ b* s9 X. x. m$ g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。
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- H+ [, U& w, A' Y6 G9 V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。

. r3 l+ r* i% h6 R& U0 V關於這個電路在 1.8V 應用的風險，小弟在下一貼回您。

僅為個人建議！

附註：
8 `$ i  f  t0 {. U  W  S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
  t2 Y' p* e! 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
6 Z$ D. Q2 r  x5 v) ]; |4 r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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% g# I9 ^  t' q& B) Q, x# s% S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。

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
2 V) y! t  J1 ?0 h; E潛在風險
# k- O0 |4 @( {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 ...

Level Translator 介紹
7 l# G/ @$ O$ b4 s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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( E* e4 `1 W3 J4 F9 v5 Z5 e; k
輔助計算
* o0 q8 z; A+ e- p2 G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。
/ ^) v% p5 z8 l5 q4 P. n
0 r$ b: S/ N2 N; ]) d5 i假設：
Low Side Voltage = 1.8V
High Side Voltage = 3.3V
$ Q2 V, l4 e: iPull-Up Resistor = 2.2KΩ

+ C# ]! `; D! l& ], l9 Q, L# n5 p哪條路徑阻力小，就會走那條路徑；意即，電流大的阻力就小。

體二極管（Body Diode）若導通，電流計算如下；
9 R$ S9 H4 D+ X% _(1.8V - 0.6V) / 2.2KΩ = 545.5μA
假設體二極管（Body Diode）導通時的順向偏壓（Forward Voltage）為 0.6V。
$ K. R, b0 z$ U  _8 q" J
MOS 管的通道若導通，電流計算如下；
5 }$ G$ F5 l3 c% ?* f1.8V / 2.2KΩ = 818.2μA
& C2 h# w7 i+ U5 v: c( R& U& C假設 MOS 管導通時 R_DS(on) 遠小於 2.2KΩ，可以忽略不計！
1 {+ o; c5 u% \# @
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。

+ U/ J( S/ X* Q3 w: `' B
. J: L8 e& a# y2 e; O

+ C) m/ a9 s9 ]: S4 c) b

radioes8

4 D) F; x- h8 w! ^# r/ U

超級狗 发表于 2025-04-24 14:15:31
輔助計算
& d* C% Y2 t, V  Y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。
5 H$ i! @2 g, B& i/ }8 {# x" X
, _3 H  U/ b* a8 {+ e9 k假設：
9 I/ }" a$ s2 i% Z. BLow Side Voltage = 1.8V
! k: d& j/ U2 J# Z( mHigh Side Voltage = 3.3V
- s% A& U# |$ D+ V+ P- }& }4 B- w7 PPull-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。

; _+ d, j" c9 G  X0 d9 |3 ?1 v體二極管（Body Diode）若導通，電流計算如下；
; \6 |" V8 W3 W(1.8V - 0.6V) / 2.2KΩ = 545.5μA
* H3 l: R) m3 L' Z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；
- u! [8 ?+ h1 u1.8V / 2.2KΩ = 818.2μA
/ }3 \& d( t0 r- ]假設 MOS 管導通時 R_DS(on) 遠小於 2.2KΩ，可以忽略不計！

8 a# S& [: q4 a8 q5 o" |7 ~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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" W" E+ J7 F, Y% Q$ p$ e& I

& l2 F4 O0 b: |# m' D  c电脑网页回复会提示  填写内容包含不良信息，无法提交

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