iic电平转换芯片PCA9306，工作不正常，求原因

superganbu · 发表于 2015-3-3 14:49:54

电路完全按照pdf上说明，3.3v转1.8v，工作时1.8v端为2.4v，不知道为什么
电路：vref2，与en通过200k电阻接入3.3v，1.8v直接接入vref1.8v，且两边均用上拉电阻。

1.8v端为从设备，3.3v为单片机，
1.8v电压的产生为ldo电源芯片。

有没有使用过该芯片的，求原因。

是不是ldo芯片输出要有钳位功能，让电压必须钳到1.8v？？

ycwjl728 · 发表于 2017-9-12 22:15:24

我这两天也被这个芯片坑了，参考这个帖子：http://www.deyisupport.com/quest ... /f/59/t/106357.aspx

ycwjl728 · 发表于 2017-9-12 22:17:33

这个帖子里面网友总结的我感觉挺到位：
总的说来，我认为主要有两个问题。一个是电平转换芯片确实存在漏电的问题，另一个是LDO无sink电流能力，导致这个问题1.8v被拉高这个问题显露出来。

liaihua1997 · 发表于 2017-9-13 15:35:16

我也遇到同样的问题，生产时由于PCA9306拉高电压，至使SN74AVC2T45损坏，做了一批货，试产时认为是采购买到替代品了，看来是这个IC本身有问题。SENSOR_1V5和VDDL为同一组电源。

chenwei0423 · 发表于 2017-9-13 17:24:28

我怎么觉得是你们前级的上拉电阻太大了，造成电流太小，而使后级要通过抬高电平来提供驱动能力，结果烧后级的管子了。前级的上拉，按照datasheet推荐的15mA或者10mA的上拉参考值试试呢

以上是我阅读datasheet得来的推断，我没有用过这个片子

leeseel · 发表于 2017-9-13 17:58:33

你们去搜索一下TI E2E关于PCA9306 一下跳出来200+的帖子，说明这个芯片TI没有做好。
我也用了这个片子，不过5V电压先上，3.3V后上，目前貌似没有问题

leeseel · 发表于 2017-9-13 18:01:05

从之前测试的情况来看 5V的电流确实会往3.3V的网络漏电！

myiccdream · 发表于 2017-9-13 18:03:52

为什么不用9617

liaihua1997 · 发表于 2017-9-14 09:12:39

leeseel 发表于 2017-9-13 17:58
你们去搜索一下TI E2E关于PCA9306 一下跳出来200+的帖子，说明这个芯片TI没有做好。
我也用了这个片子，不 ...

你这个VREF2与规格书上的接法不一样吧，我们这是二个一起上的用，总是有问题，现在还没解决

liaihua1997 · 发表于 2017-9-14 10:37:30

chenwei0423 发表于 2017-9-13 17:24
我怎么觉得是你们前级的上拉电阻太大了，造成电流太小，而使后级要通过抬高电平来提供驱动能力，结果烧后级 ...

你是说的这个吧，I2C接个电平转换不可能用掉15MA电流啊，

liaihua1997 · 发表于 2017-9-14 10:45:41

我在网上查找了一下，感觉这个芯片就是二个MOS管，但是引脚上面的VERF1和VERF2的作用不大，这是这个IC的DATASHEET，

下面是我在网上找的用MOS管实现电平转换的资料

一个IIC的5V和3.3V电平转换的经典电路分享

在电平转换器的操作中要考虑下面的三种状态：
1 没有器件下拉总线线路。“低电压”部分的总线线路通过上拉电阻Rp 上拉至3.3V。 MOS-FET 管的门极和源极都是3.3V，所以它的VGS 低于阀值电压，MOS-FET 管不导通。这就允许“高电压”部分的总线线路通过它的上拉电阻Rp 拉到5V。此时两部分的总线线路都是高电平，只是电压电平不同。
2 一个3.3V 器件下拉总线线路到低电平。MOS-FET 管的源极也变成低电平，而门极是3.3V。 VGS上升高于阀值，MOS-FET 管开始导通。然后“高电压”部分的总线线路通过导通的MOS-FET管被3.3V 器件下拉到低电平。此时，两部分的总线线路都是低电平，而且电压电平相同。
3 一个5V 的器件下拉总线线路到低电平。MOS-FET 管的漏极基底二极管“低电压”部分被下拉直到VGS 超过阀值，MOS-FET 管开始导通。“低电压”部分的总线线路通过导通的MOS-FET 管被5V 的器件进一步下拉到低电平。此时，两部分的总线线路都是低电平，而且电压电平相同。
这三种状态显示了逻辑电平在总线系统的两个方向上传输，与驱动的部分无关。状态1 执行了电平转换功能。状态2 和3 按照I2C 总线规范的要求在两部分的总线线路之间实现“线与”的功能。
除了3.3V VDD1 和5V VDD2 的电源电压外，还可以是例如：2.5V VDD1 和12V VDD2。在正常操作中，VDD2必须等于或高于VDD1（在开关电源时允许VDD2 低于VDD1）。

MOS-N 场效应管双向电平转换电路 -- 适用于低频信号电平转换的简单应用

如上图所示，是 MOS-N 场效应管双向电平转换电路。
双向传输原理：
为了方便讲述，定义 3.3V 为 A 端，5.0V 为 B 端。

A端输出低电平时（0V）  ，MOS管导通，B端输出是低电平（0V）
A端输出高电平时（3.3V），MOS管截至，B端输出是高电平（5V）
A端输出高阻时（OC），MOS管截至，B端输出是高电平（5V）

B端输出低电平时（0V）  ，MOS管内的二极管导通，从而使MOS管导通，A端输出是低电平（0V）
B端输出高电平时（5V）  ，MOS管截至，A端输出是高电平（3.3V）
B端输出高阻时（OC），MOS管截至，A端输出是高电平（3.3V）

优点：
1、适用于低频信号电平转换，价格低廉。
2、导通后，压降比三极管小。
3、正反向双向导通，相当于机械开关。
4、电压型驱动，当然也需要一定的驱动电流，而且有的应用也许比三极管大。

dr2001 · 发表于 2017-9-14 12:11:37

本帖最后由 dr2001 于 2017-9-14 12:28 编辑

leeseel 发表于 2017-9-13 18:01
从之前测试的情况来看 5V的电流确实会往3.3V的网络漏电！

PCA9306这类电平转换器是Pass Gate型的；其原理细节可以参考手册：SN74GTL2003；只不过9306的MOSFET性能更好了而已。

用的时候大体要注意：
EN那个电容不要省；Vref1要有能消耗一点电流的负载。

EN的电容确保2侧电源起来之后，SDA/SCL的MOSFET一定是截止的；然后才Enable；即增加RC的启动延迟环节。
Vref1的负载是为了消耗Vref1/2之间Gate-Regulator MOSFET的2->1方向的电流；完全没负载的话，会给VCC1充电，Vref1会慢慢爬升到距离Vref2 MOSFET Vth差压的地方，大约差0.5V到1V的样子。
此外，MOS的截止会发生在比VCC1略高一点点的地方，没负载VCC1电压就飘上去了。

EN没延迟环节，就要求VCC1的负载在VCC2 PU+VCC1 PU串联/2的PU下，分压能低于VCC1。
VCC1完全没负载那就没办法了。。。

chenwei0423 · 发表于 2017-9-14 12:42:06

liaihua1997 发表于 2017-9-14 10:37
你是说的这个吧，I2C接个电平转换不可能用掉15MA电流啊，

看的这个表格。它前面是对上拉的功能介绍，和电流大小的效果

liaihua1997 · 发表于 2017-9-14 14:21:59

chenwei0423 发表于 2017-9-14 12:42
看的这个表格。它前面是对上拉的功能介绍，和电流大小的效果

NVP的规格书上面是有写这段话，但我一直看的TI的，但是前面表格上面说可以比３MA更少的电流，那说明用１０K没有关系啊，

liaihua1997 · 发表于 2017-9-14 14:30:40

dr2001 发表于 2017-9-14 12:11
PCA9306这类电平转换器是Pass Gate型的；其原理细节可以参考手册：SN74GTL2003；只不过9306的MOSFET性能 ...

我的VCC1电压就是被９３０６拉起来的，因为LDO基本上没有什么负载，TI说要找一个具有LDO的输出没有sink/source电流的能力，我用的APD１７０显然没有这个功能，但是我查找了其它LDO，也没有找到有这个功能的LDO啊。

liaihua1997 · 发表于 2017-9-14 14:39:32

leeseel 发表于 2017-9-13 17:58
你们去搜索一下TI E2E关于PCA9306 一下跳出来200+的帖子，说明这个芯片TI没有做好。
我也用了这个片子，不 ...

你这个En引脚好像有问题，

dr2001 · 发表于 2017-9-14 16:23:03

本帖最后由 dr2001 于 2017-9-14 16:26 编辑

liaihua1997 发表于 2017-9-14 14:30
我的VCC1电压就是被９３０６拉起来的，因为LDO基本上没有什么负载，TI说要找一个具有LDO的输出没有sink/s ...

有预算就换芯片，用双阈值或带恒流源的IIC转换器就行。

TI的FAE说的原则上没错，实际上LDO的Sink功能可以用电阻对地实现，只要负载大于最大的额外注入功率，当然这么做拉底了效率。
带Sink的LDO大体上只有做Term电源的有，别的基本上没见过，所以别想了。

原理我已经说了，注意上电序和EN可以用更小的负载电阻；否则就按全功率的算。

liaihua1997 · 发表于 2017-9-14 16:37:08

dr2001 发表于 2017-9-14 16:23
有预算就换芯片，用双阈值或带恒流源的IIC转换器就行。

TI的FAE说的原则上没错，实际上LDO的Sink功能可 ...

有推荐的双阈值或带恒流源的IIC转换器芯片吗？预算应该是有的

dr2001 · 发表于 2017-9-14 16:47:20

本帖最后由 dr2001 于 2017-9-14 16:49 编辑

leeseel 发表于 2017-9-13 17:58
你们去搜索一下TI E2E关于PCA9306 一下跳出来200+的帖子，说明这个芯片TI没有做好。
我也用了这个片子，不 ...

和数据手册对比一下，你的用法实际上不是9306设计的用法。

按照手册提供的各种信息推断，按照手册的接法（EN连接Vref2），1/2侧之间的MOS在Vref1左右才关断；你的接法MOS在Vref1-1V左右就该关断了。
当然，这个做法风险低。

贴一个简单测试的波形，1.8V-3.3V的，因为总线电容和上拉都小，现象不是非常明显。

粗略的可以看出来一点点，大约1.5V前后的上升率有点变化。如果EN单独接，这个变化点会低。

要是有大的板子且器件参数好更换，可以换一下参数测测看确认一下……我手里的板子钩不到测试点。。。

dr2001 · 发表于 2017-9-14 16:56:56

本帖最后由 dr2001 于 2017-9-14 17:02 编辑

liaihua1997 发表于 2017-9-14 16:37
有推荐的双阈值或带恒流源的IIC转换器芯片吗？预算应该是有的

恒流源，TCA9800-9803，就是恒流源强度不一样，只能到400k。
需要特别注意，这个恒流源那边不能加外部上拉。
这个的手册有利于理解目前三种不同的IIC电平转换器的原理。

阈值偏移，TCA9617，好像TCA95xx也是，还有TI的ISO/Analog的ADuM的IIC隔离器。
这个一边是标准IIC的电平，一边Vol比Vil高，避免死锁。
阈值偏移的好实现，因而最常见。
用的时候注意阈值偏移那侧的线要短，东西要少。

Pass Gate，就是9306这种，对两边电压有要求，用起来要小心，但是响应迅速，带宽大。

Wukupeng · 发表于 2022-5-19 14:35:22

iicp 电平转换

iic电平转换芯片PCA9306，工作不正常，求原因

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