MOS管電平轉換電路原理與分析-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2021-08-19
經典MOS管電平轉換電路：
電平轉換在電路設計中非常常見，因為做電路設計很多時候就像在搭積木，這個電路模塊，加上那個電路模塊，拼拼湊湊連起來就是一個電子產品了。
而各電路模塊間經常會出現電壓域不一致的情況，所以模塊間的通訊就要使用電平轉換電路了。
上圖是用MOS管實現的I2C總線電平轉換電路，實現3.3V電壓域與5V電壓域間的雙向通訊。掛在總線上的有3.3V的器件，也有5V的器件，通過這個電路，大家就可以愉快地玩耍聊天了！
實物對照圖如下：
實物的上拉電阻用了4.7K歐姆，可以提供更大的電流驅動能力。在滿足電路性能的前提下，我喜歡用阻值更大的電阻，因為功耗更低更省電。
簡化來看，留下I2C的一根線來分析就可以了，如下圖。
分四種情況：
1、當SDA1輸出高電平時：MOS管Q1的Vgs=0，MOS管關閉，SDA2被電阻R3上拉到5V。
2、當SDA1輸出低電平時：MOS管Q1的Vgs=3.3V，大于導通電壓，MOS管導通，SDA2通過MOS管被拉到低電平。
3、當SDA2輸出高電平時：MOS管Q1的Vgs不變，MOS維持關閉狀態，SDA1被電阻R2上拉到3.3V。
4、當SDA2輸出低電平時：MOS管不導通，但是它有體二極管！MOS管里的體二極管把SDA1拉低到低電平，此時Vgs約等于3.3V，MOS管導通，進一步拉低了SDA1的電壓。
注：低電平指等于或接近0V。
高電平指等于或接近電源電壓。所以3.3V電壓域的器件，其高電平為等于或接近3.3V；5V電壓域的器件，其高電平為等于或接近5V。
具體要求看芯片的數據手冊是怎么說明這個限定范圍的，常見的比如說0.3倍的“芯片供電電壓”以下為低電平，0.7倍的“芯片供電電壓”以上為高電平。
也就是說“芯片供電電壓”為5V的時候，5x0.3=1.5V以下為低電平，5x0.7=3.5V以上為高電平。
某一個芯片數據手冊里關于高低電平的閾值范圍說明
注意事項：
以上是3.3V與5V之間的情況，如果換用其他電壓域之間的轉換，如3.3V、2.5V、1.8V等電壓值的兩兩之間，需要注意MOS管的Vgs開啟導通電壓。
給MOS管過高的Vgs會導致MOS管燒壞，給過低的Vgs會導致MOS管打不開，不同型號的MOS管這個參數值還不一樣。
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