[参考译文] TCA9546A：TCA9546A通过栅极电压与Vcc

嗨，Hithesh，

我可以向Max确认，我们没有关于此问题的应用说明。 我们有一篇由我们的工程师在线撰写的文章，在这里简要讨论了这一点：

'Vcc应小于或等于最小VDD上拉电压。 但我不明白为什么。”

在内部，我们在通道和主SDA/SCL线路之间有一个NFET，用于隔离每个通道的源和引脚上的两个电压。 如果您还记得，一旦栅极至源电压降至Vth以下，NFET将开始从切断操作区域转变为线性/饱和。  

因此，假设您的信道被拉至5V，而交换机的Vcc也是5V。 在SDA/SCL主线路上，您有3.3V电压，FET的Vth为0.7V。 在这种情况下，一侧(电源)现在低于栅极电压减去Vth。 这意味着我们现在正在导电，两个上拉之间基本上有一个分压器，而不是隔离(这是我们想要的)。 两侧基本上都能看到5V和3.3V之间的中间点，即下面4.15V的电压。

如果我们重复这种情况，即栅极电压遵循3.3V而不是5V，则我们可以看到以下情况：

轻微泄漏电流会改变主线路并使通道线路稍微下降0.01V，但提供的隔离正是我们想要的。 这是因为现在FET的两侧都不低于栅极电压减去Vth电压。

我希望这一解释对您有意义。

'此外，内部FET直通门的栅电压是多少？'

-这应该是您应用于设备的Vcc电压。

如果您仍然感到困惑，请不要害怕联系我们，

-Bobby

嗨，Hithesh，

"因此，目标是在电压高时关闭FET，并在电压降至低时打开FET。"

－正确，如果选择了通道，则您希望将电压彼此隔离，直至通过较低(“0”)。

'要保持FET关闭，Vcc (=栅极电压)应等于或低于最低上拉电压。 "

从技术上讲，它可以是Vcc-Vth，以便使FET保持在截止区域。 因此，它可能比最低Vcc低一些，但仍然有效。

'在上面的第二个电路中，如果Vmain线从3.3V变为0V，则FET开始导电，VCH线电容通过FET放电，正确吗？'

－是的，您回答正确。

"Q1：当VCH线路从3.3V变为0V时会发生什么情况？"

－例如在ACK中还是在被告知传输数据时？ 然后，低或零也会传递到主线。 您可以将FET视为两个FET，它们的源相互连接。 这样，FET就没有专用的"源或漏极"。 任何一侧都可以是放射源或排水装置。 下面的示例显示了两个NFET，它们现在可以在不导电的非理想主体二极管的情况下，通过两种方式传递信号。

“问题2：当一个通道，假设Vmain从0V转换到3.3V时，FET从0V转换到2.6V (3.3V减FET阈值0.7V)并从2.6V转换到3.3V？ 这会产生什么影响。 在VCH侧，波形是否看起来像是从0驱动到2.8V，然后根据总线电容，Rpull-up将会接管到5V？  "

因此，当主通道命中2.6V时，通过FET将停止导电(现在处于切断区域)。 此时，两侧的电压将相似。  一旦发生切断，VCH的电压将由上拉电阻器和寄生电容决定，Vmain的电压也是如此。

但在现实世界中，此模拟并不能完美运行，因为漏极至源电阻随漏极至源电压的变化而变化，并且可能存在多个转换速率。 由于存在两个FET (一个向下拉)和一个通过FET (这些FET会不断改变漏极至源电阻)，因此该问题可能变得非常复杂。

谢谢！

-Bobby

上图中的464uV和306uV是由于FET的RDS_ON而导致的压降？

正确，这是FET之间的稳态压降。

"但未收到最后一项陈述"

当I2C涉及此通道FET (主/从拉低和通道FET)时，有两个FET正在工作。 FET可视为电压控制阻抗。 当我们谈论实际波形时，这会在FET上的电压随着时间的推移而变化时发挥作用，并将改变下拉操作和上拉操作的转换速率。 如果我们谈论稳定状态，很容易想到，但实际的瞬态响应却很困难。

'对于Vmain从3.3V下降到0V的情况，FET T2，T1最初关闭，当Vmain为1.9V时，T2，T1打开(T2 SOURCE=Vmain+0.7V二极管下降=2.6V)，并保持打开直至0V。 正确吗？"

我的示例删除了主体二极管(如果我们要将低电流传递到两个方向，则需要此功能)。 如果存在本体二极管(如果我只使用一个FET)，则此模拟将不起作用。 当Vgate为零时，主体二极管的问题更是一个问题。 在这种情况下，FET应具有高阻抗(理论上无限)，基本上看起来像是断路。 这意味着该信道已禁用。 本体二极管的问题是当源大于本体二极管的正向电压时，当源电压比漏电压至少大一个正向导电本体二极管时，FET将通过本体二极管进行导电。 当我在门参考GND时模拟两侧的下拉时，您可以在下面看到一个示例。

^这意味着即使FET参考GND，低电平仍可以从一侧传递到另一侧。 这是不需要的行为，因此我在上一篇文章中使用了两个FET。

重申一下，当门关闭时，主体二极管是一个问题。 当栅至源电压高于Vth时，可以忽略本体二极管，因为与漏极至源相比，本体二极管被视为高阻抗路径。

^从上面可以看出，由于二极管，FET上没有压降。

'由于T1主体二极管而启动了开启，对吗？'

不，我想我可能已经把你们弄混了。 希望上述信息能使其得到改善。

'在下图中，当VCH从5V降至0V时，FET T1关闭，直到VCH达到1.9V？'

不会，一旦它与另一侧一样低于2.6V，它就会导电。 请参阅以下内容：

您可以在下面看到主体二极管被忽略：

谢谢！

-Bobby

嗨，Hithesh，

我认为这里有两点混淆。

1)错误想法：FET的引脚被预先确定为源和漏极。 它们不能互换，电流只能沿一个方向流动。

－这不是真的。 源和引流基本上仅参考两个引脚。 当任一引脚的电压低于栅电压Vth时，您可以调用电流正进入漏极，而电流正离开的引脚称为电源。 根据这一理解，任何一方都可以是排放源或排放源。

这可以从设备的制造方式中理解，源和漏极是彼此的镜像，理想情况下完全相同。 这种区别是当FET被制造时，实际上有两个体二极管连接到体上，但制造商会将一端短路。 在使用NFET的情况下，短的那一侧基本上称为源，现在只有一个从源到漏极的主体二极管，因为另一个短路。 请记住：FET最初有两个主体二极管和4个端子(一个是主体基板)。

现在，请回答以下问题：

"这是因为FET中的漏电流？"

不能，离子源现在位于VCH侧，而离子源位于Vmain侧，因为：Vchx<VG-Vth

2)混淆：FET的主体二极管

问题是当栅极电压为零或当本体二极管的Vth和正向导电电压大不相同(如果Vth大于Vdiode)时，本体二极管可以单向导电(不是理想的问题)。 当栅极电压大于Vth时，如果Vth小于本体二极管的正向导电电压，通常可以忽略本体二极管。

这意味着我们可以在以下情况下忽略主体二极管：

V2>Vth和Vth=<Vdiode.

这在我之前的所有示例中都有显示，因为Vth~= Vdiodo=700mV

下面是不是这样的情况，我将Vth更改为2V，Vdiode恒定在700mV左右(也取决于电流)。这意味着Vg > Vth但Vth > Vdiode。 因此，如果Vchx<Vmain-Vdiode和Vchx>VG-Vth，我们将看到不必要的传导。

下图显示了VVM>Vth和Vth>Vdiode而现在Vchx<VG-Vth的示例。 这意味着忽略主体二极管，Vchx充当源。

谢谢！

-Bobby

嗨，Hithesh，

"如果我使用外部MOSFET进行电平转换，则可互换的电源/漏电不适用。 正确吗？"

不能，FET消耗和源是彼此的镜像。 下图显示FET如何为NPN/PNP连接。 因此，它们可以互换。

请注意，当PN结点也是二极管时，NP结也会形成二极管。 这些二极管连接至FET的主体引脚。 下面显示了带有二极管的四端FET (尚未短路)。

谢谢！

-Bobby