MOS管電平轉(zhuǎn)換電路原理與分析-KIA MOS管

MOS管電平轉(zhuǎn)換電路

經(jīng)典MOS管電平轉(zhuǎn)換電路：

電平轉(zhuǎn)換在電路設(shè)計(jì)中非常常見，因?yàn)樽鲭娐吩O(shè)計(jì)很多時(shí)候就像在搭積木，這個(gè)電路模塊，加上那個(gè)電路模塊，拼拼湊湊連起來(lái)就是一個(gè)電子產(chǎn)品了。

而各電路模塊間經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)電壓域不一致的情況，所以模塊間的通訊就要使用電平轉(zhuǎn)換電路了。

上圖是用MOS管實(shí)現(xiàn)的I2C總線電平轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)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(guò)這個(gè)電路，大家就可以愉快地玩耍聊天了！

實(shí)物對(duì)照?qǐng)D如下：

實(shí)物的上拉電阻用了4.7K歐姆，可以提供更大的電流驅(qū)動(dòng)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?yàn)楣母透‰姟?/span>

MOS管電平轉(zhuǎn)換電路原理分析：

簡(jiǎn)化來(lái)看，留下I2C的一根線來(lái)分析就可以了，如下圖。

分四種情況：

1、當(dāng)SDA1輸出高電平時(shí)：MOS管Q1的Vgs=0，MOS管關(guān)閉，SDA2被電阻R3上拉到5V。

2、當(dāng)SDA1輸出低電平時(shí)：MOS管Q1的Vgs=3.3V，大于導(dǎo)通電壓，MOS管導(dǎo)通，SDA2通過(guò)MOS管被拉到低電平。

3、當(dāng)SDA2輸出高電平時(shí)：MOS管Q1的Vgs不變，MOS維持關(guān)閉狀態(tài)，SDA1被電阻R2上拉到3.3V。

4、當(dāng)SDA2輸出低電平時(shí)：MOS管不導(dǎo)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(shí)Vgs約等于3.3V，MOS管導(dǎo)通，進(jìn)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(shù)據(jù)手冊(cè)是怎么說(shuō)明這個(gè)限定范圍的，常見的比如說(shuō)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(shuō)“芯片供電電壓”為5V的時(shí)候，5x0.3=1.5V以下為低電平，5x0.7=3.5V以上為高電平。

某一個(gè)芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)里關(guān)于高低電平的閾值范圍說(shuō)明

注意事項(xiàng)：

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(zhuǎn)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(dǎo)通電壓。

給MOS管過(guò)高的Vgs會(huì)導(dǎo)致MOS管燒壞，給過(guò)低的Vgs會(huì)導(dǎo)致MOS管打不開，不同型號(hào)的MOS管這個(gè)參數(shù)值還不一樣。

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