Понимание «идеального» диода из p-канального МОП-транзистора и PNP-транзисторов

Модели Raspberry Pi B + имеют защитную цепь между разъемом USB и сетью 5 В на плате. Они рекомендуют установить аналогичную схему защиты на Pi HAT, прежде чем «подключить» пи через его заголовок GPIO вместе с полифузией. Я понимаю, почему это рекомендация, но я хотел бы больше узнать о том, как работает эта схема.

Я провел некоторые поиски, прежде чем опубликовать этот вопрос, и нашел информацию об использовании полевого МОП-транзистора в качестве низковольтного диода для снижения напряжения, но все они имели провод, подключенный напрямую к земле, без пары PNP и резисторов. Что они делают для этой схемы? Кроме того, это в первую очередь с помощью диода? В каком случае, какая соответствующая информация в техническом описании соответствует требованиям DMG2305UX для этого приложения? В других схемах, которые я обнаружил, оказалось, что низкий Rdson и Vgsth, совместимый со схемой, кажутся соответствующими характеристиками.

Идея транзисторов заключается в том, что:

• Если левый низкий, а правый высокий, то R2 (и левого транзистора немного) будет смещать отрицательно смещение базы правого транзистора, позволяя подтолкнуть затвор к правому напряжению; закрытие канала полевого транзистора и диод корпуса также заблокируется.
• Если справа низкое, а левое высокое, то be-соединение левого транзистора будет работать как диод и тянуть основание правого транзистора достаточно высоко, чтобы закрыться, позволяя R3 опустить затвор низко, открыв транзистор. Первоначально правая сторона начнет питаться от диода, но довольно быстро низкое сопротивление канала вступит во владение, вызывая очень низкое падение.

Таким образом, левый транзистор действует как согласованный диод для правого транзистора. Точные значения компонентов могут немного зависеть от выбранной пары MOSFET и PNP. Подобные трюки доступны и другими способами, но это самый известный.

Если вы привяжете ворота MOSFET непосредственно к земле, вот так:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Вы эффективно создаете постоянную ссылку, возможно, с некоторым настроенным поведением при запуске. Обычно это поведение при запуске усиливается с помощью конденсаторов и / или резисторов на пути затвора.

Потому что, если левый высокий, а правый нет, правый будет поднят диодом тела, то источник становится выше, чем затвор, вызывая включение полевого транзистора. Если право поднимается высоко, источник сразу поднимается относительно ворот, и снова включается FET. Не много для диодного действия.

В любом случае обычно вам требуется полевой транзистор с очень низким сопротивлением при включении, по крайней мере, на 10–20 процентов ниже минимального рабочего напряжения. Поэтому, если вы используете его на 3,3 В, вам понадобится полевой транзистор, который будет полностью включен при напряжении 2,5 В или около того, что, вероятно, будет означать пороговое значение 1,2 В или менее, но это не относится к таблицам данных.