‌基于NLA9306电压电平转换器的技术深度解析与应用指南

安森美 NLA9306电压电平转换器是双路双向I^2^C总线SMBus电压电平转换器，具有使能 (EN) 输入。这些器件的工作电压为1.0V至3.6V [V ~ ref(1)~ ] 和1.8V至5.5V [V bias(ref)(2) ]。安森美NLA9306支持1.0V和5V之间的双向电压转换，无需使用方向引脚。该开关的导通电阻 (R ON ) 低，使得连接具有极小的传播延迟。NLA9306转换器可运行两条总线，一条工作频率为400kHz，另一条工作频率为100kHz。

数据手册：*附件：onsemi NLA9306电压电平转换器数据手册.pdf

特性

• 2位双向转换器，用于混合模式I^2^C总线应用中的SDA和SCL线路
• 兼容标准模式、快速模式和快速模式+ I^2^C总线和SMBus
• 最大传播延迟小于1.5ns，可适应标准模式和快速模式I^2^C总线器件和多个主器件
• 可以在下列电压电平之间进行转换：
  • 1.0V Vref(1) 和1.8V、2.5V、3.3V或5V Vbias(ref)(2)
  • 1.2V Vref(1) 和1.8V、2.5V、3.3V或5V Vbias(ref)(2)
  • 1.8V Vref(1) 和3.3V或5V Vbias(ref)(2)
  • 2.5V Vref(1) 和5V Vbias(ref)(2)
  • 3.3V Vref(1) 和5V Vbias(ref)(2)
• 提供双向电压转换，无方向引脚
• 输入和输出端口之间的连接导通电阻低 (3.5Ω)，信号失真更小
• 开漏I^2^C总线I/O端口（SCL1、SDA1、SCL2和SDA2）
• 耐5V电压的I^2^C总线I/O端口，支持混合模式信号运行
• 当EN = LOW时，SCL1、SDA1、SCL2和SDA2引脚进入高阻抗状态
• 无锁定操作
• 直通的引脚分配，简化了PCB的走线
• US8、UQFN8、UDFN8、TSSOP-8封装选项
• 2000V人体模型 (HBM) ESD性能
• 带-Q后缀的用于汽车和其他要进行现场和控制变更的应用，通过了AEC-Q100认证，支持PPAP
• 无铅、无卤/无BFR,符合RoHS指令

典型应用

‌基于NLA9306电压电平转换器的技术深度解析与应用指南‌

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‌一、产品概述与核心特性‌

NLA9306是安森美半导体推出的双通道双向I2C总线及SMBus电压电平转换器，具备使能（EN）控制功能。其核心价值在于解决混合电压I2C系统中的信号兼容性问题，主要特性包括：

1. ‌双向无方向控制‌：通过对称开关设计实现1.0 V至5 V间的自动双向电平转换，无需方向引脚。
2. ‌高速低延迟‌：最大传播延迟低于1.5 ns，支持标准模式（100 kHz）、快速模式（400 kHz）及快速模式+（1 MHz）的I2C设备。
3. ‌宽压兼容‌：支持多种电压组合，如1.0 V↔5 V、1.8 V↔3.3 V等，覆盖主流低功耗处理器与外设接口需求。
4. ‌低功耗与高可靠性‌：导通电阻（RON）仅3.5 Ω（典型值），ESD防护达2000 V（人体模型）。

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‌二、关键参数与电气特性‌

‌1. 绝对最大额定值‌（见表3）

• ‌工作电压范围‌：Vref(1)与Vbias(ref)(2)均为-0.5 V至+7.0 V，超出此范围可能导致永久性损坏。
• ‌温度适应性‌：存储温度-65°C至+150°C，支持工业与汽车级应用。

‌2. 直流电气性能‌（见表5）

• ‌ 导通电阻（RON） ‌：
  • 2.4 Ω @ VI(EN)=4.5 V, IO=64 mA
  • 9.0 Ω @ VI(EN)=1.5 V, IO=15 mA
• ‌输入电容‌：
  • EN引脚电容7.1 pF（典型）
  • 关态I/O电容4 pF（典型），确保信号完整性。

‌3. 交流特性分析‌（见表6、表7）

• ‌ 下行转换（高→低） ‌：
  • 传播延迟（tPLH/tPHL）≤2.0 ns @ CL=50 pF（VI(EN)=3.3 V）。
• ‌ 上行转换（低→高） ‌：
  • 延迟受负载电阻与电容影响，例如CL=50 pF时tPLH≤3.3 ns @ RL=300 Ω。

三、常见问题与解决方案‌

1. ‌频率限制‌：
   • 问题：长走线与大容性负载导致时钟上升沿退化。
   • 对策：限制1.8 V侧走线长度，并优化上拉电阻值以平衡上升/下降时间。
2. ‌电平冲突‌：
   • 场景：两端设备均为推挽输出时可能引发信号竞争。
   • 方案：确保至少一端为开漏输出，或添加方向控制逻辑。

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‌四、选型与封装选项‌

提供US8、UQFN8、UDFN8、TSSOP-8等多种封装，其中：

• ‌UDFN8‌（1.45×1.0 mm）适合空间受限应用。
• ‌**-Q后缀型号**‌通过AEC-Q100认证，满足汽车电子可靠性要求。