Comprensione di un diodo "ideale" costituito da un MOSFET a canale p e transistor PNP


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I modelli Raspberry Pi B + hanno un circuito di protezione tra il connettore USB e la rete 5V sulla scheda. Raccomandano di mettere una circuizione di protezione simile su un HAT Pi prima di "backpowering" il pi attraverso il suo header GPIO insieme a un polyfuse. Capisco perché questa è la raccomandazione, ma mi piacerebbe capire di più su come funziona questo circuito.

Ho fatto qualche ricerca prima di pubblicare questa domanda e ho trovato informazioni sull'uso di un MOSFET come diodo di caduta a bassa tensione, ma avevano tutti il ​​gate collegato direttamente a terra senza la coppia di PNP e le resistenze. Cosa stanno facendo per questo circuito? Inoltre, utilizza principalmente il diodo corporeo? In tal caso, quali sono le informazioni rilevanti sul foglio dati che qualifica DMG2305UX per questa applicazione? Negli altri circuiti che ho trovato, sembrava che Rdson basso e Vgsth compatibili con il circuito sembravano le caratteristiche rilevanti.

diodo di sicurezza "ideale"


Il tuo circuito è valido. Ho usato una versione di esso che ha un transistor e un diodo che ho chiamato FIODE. Il tuo circuito è buono per LV e il mio circuito è buono per HV. Ci sono molti motivi per cui sei meglio di questo il vecchio cancello a terra.
Autistico

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@Autistic sii gentile e pubblica i motivi per cui questo (e il tuo) è migliore.
skvery

Questo è buono.L'array di transistor che è SMD sarà ben abbinato per VBe. Il mio circuito ha parti passanti ed è migliore per Volt elevati. Per array a bassa tensione l'array SMD è il più sensato.
Autistico,

Risposte:


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L'idea dei transistor è che:

  • Se la sinistra è bassa e la destra è alta R2 (e il transistor sinistro un po ') polarizzerà negativamente la base della base del transistor destro, permettendogli di spingere il gate alla giusta tensione; chiudendo il canale FET e anche il diodo corporeo si bloccherà.
  • Se la destra è bassa e la sinistra è alta, la giunzione del transistor di sinistra funzionerà come un diodo e tirerà la base del transistor di destra abbastanza in alto da chiudersi, consentendo a R3 di abbassare il gate, aprendo il transistor. Inizialmente il lato destro inizierà ad essere alimentato dal diodo corporeo, ma abbastanza rapidamente la resistenza bassa del canale prenderà il sopravvento causando una caduta molto bassa.

Quindi il transistor di sinistra funge da diodo abbinato per il transistor di destra. I valori esatti dei componenti possono incernierarsi leggermente sulla coppia selezionata MOSFET e PNP. Trucchi simili sono disponibili in altri modi, ma questo è il più noto.


Se leghi il cancello del MOSFET direttamente a terra, in questo modo:

schematico

simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab

Stai effettivamente creando un collegamento sempre attivo, possibilmente con un comportamento di avvio adeguato. Di solito questo comportamento all'avvio viene migliorato usando condensatori e / o resistori sul percorso del gate.

Perché se la sinistra è alta e la destra no, la destra verrà sollevata dal diodo corporeo, quindi la sorgente diventa più alta del gate, causando l'accensione del FET. Se la destra sale, la sorgente sale subito rispetto al gate e di nuovo il FET si accende. Non molto per l'azione dei diodi.


In entrambi i casi di solito si dovrebbe cercare un FET che abbia una resistenza di accensione molto bassa di almeno il 10-20 percento inferiore alla tensione operativa minima. Quindi, se lo stai usando su 3,3 V, vorresti un FET completamente acceso a 2,5 V o giù di lì, che probabilmente significherebbe una soglia di 1,2 V o inferiore, ma questo dipende dai fogli di dati.


La versione normale del diodo ideale solo FET utilizza una parte N-ch con la sorgente per l'ingresso di potenza e lo scarico per il carico ...
ThreePhaseEel

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@ThreePhaseEel AFAIK Per high-side che richiederebbe un variatore di tensione del gate al di sopra del livello della sorgente (ovvero un driver come in cds.linear.com/docs/en/datheet/4357fd.pdf con pompa di carica integrata), o qualche trucco intorno a un tipo di esaurimento scelto con molta cura (sfida proprio lì!), nessuna delle quali è una soluzione a FET singolo. (e il design di tipo P in OP probabilmente supererà il consumo di esaurimento sulla scala dello sforzo contro il risultato in tutte le situazioni immaginabili)
Asmyldof

Potresti avere ragione. Vorrei scavare la documentazione su questo ...
ThreePhaseEel

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In realtà, hai ragione sul fatto che un PFET è il caso normale per la parte alta, ma dubito della tua spiegazione poiché l'azione del diodo necessaria è quando la sinistra scende sotto terra (cioè il cancello), non quando la sinistra non è alimentata e la destra è fuori terra.
ThreePhaseEel

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Mentre non ho mai detto che l'azione del diodo fosse necessaria durante il normale funzionamento, spiegando solo che è lì, ho (semplicemente) omesso che è necessario solo in caso di punte di connessione inversa e simili.
Asmyldof,
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