了解由 p 沟道 MOSFET 和 PNP 晶体管制成的“理想”二极管

电器工程 场效应管 二极管 树莓派 保护
2022-01-11 17:44:59

Raspberry Pi B+ 型号在 USB 连接器和板上的 5V 网络之间有一个保护电路。他们建议在 Pi HAT 上放置一个类似的保护电路,然后通过其 GPIO 接头和 polyfuse 为 pi 提供“反向供电”。我理解为什么这是建议,但我想更多地了解这个电路是如何工作的。

在发布此问题之前,我进行了一些搜索,并找到了有关使用 MOSFET 作为低压降二极管的信息,但它们都将栅极直接接地,而没有一对 PNP 和电阻器。他们在为这个电路做什么?另外,这主要使用体二极管吗?在这种情况下,数据表上的哪些相关信息使 DMG2305UX 符合此应用的条件?在我发现的其他电路中,似乎与电路兼容的低 Rdson 和 Vgsth 似乎是相关特性。

“理想”的安全二极管

1个回答

晶体管的想法是:

  • 如果左为低而右为高,R2(和左晶体管一点点)将负偏置右晶体管基极的基极,使其将栅极推至正确的电压;关闭 FET 的通道,体二极管也会阻塞。
  • 如果右侧低而左侧高,则左侧晶体管的 be 结将充当二极管并将右侧晶体管的基极拉高到足以关闭,从而使 R3 将栅极拉低,从而打开晶体管。最初,右侧将开始由体二极管供电,但很快通道的低导通电阻将接管,导致非常低的压降。

因此,左侧晶体管充当右侧晶体管的匹配二极管。确切的组件值可能取决于所选的 MOSFET 和 PNP 匹配对。其他方式也可以使用类似的技巧,但这是最著名的一种。


如果将 MOSFET 的栅极直接接地,如下所示:

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

您正在有效地创建一个永远在线的链接,可能会调整一些启动行为。通常使用栅极路径上的电容器和/或电阻器可以增强这种启动行为。

因为如果左边高,右边不高,右边会被体二极管抬高,然后源极高于栅极,导致 FET 导通。如果右边变高,源极立即相对于栅极上升,然后 FET 再次打开。二极管动作不多。


在任何一种情况下,您通常都会寻找导通电阻非常低的 FET,至少比最低工作电压低 10% 到 20%。因此,如果您在 3.3V 上使用它,您需要一个在 2.5V 左右完全开启的 FET,这可能意味着 1.2V 或更低的阈值,但这取决于数据表。