Hiểu một diode 'lý tưởng' được tạo ra từ các bóng bán dẫn MOS-p và PNP kênh p

Các mô hình Raspberry Pi B + có mạch bảo vệ giữa đầu nối USB và mạng 5V trên bo mạch. Họ khuyên nên đặt một vòng tuần hoàn bảo vệ tương tự trên Pi HAT trước khi 'sao lưu' pi thông qua tiêu đề GPIO của nó cùng với một polyfuse. Tôi hiểu tại sao đây là khuyến nghị, nhưng tôi muốn hiểu thêm về cách thức hoạt động của mạch này.

Tôi đã thực hiện một số tìm kiếm trước khi đăng câu hỏi này và tìm thấy thông tin về việc sử dụng MOSFET làm diode giảm điện áp thấp, nhưng tất cả chúng đều có cổng nối đất trực tiếp mà không cần cặp PNP và điện trở. Họ đang làm gì cho mạch này? Ngoài ra, điều này chủ yếu là sử dụng các diode cơ thể? Trong trường hợp nào, thông tin liên quan trên biểu dữ liệu đủ điều kiện DMG2305UX cho ứng dụng này là gì? Trong các mạch khác mà tôi tìm thấy, nó xuất hiện mức độ thấp tương thích với Rdson và Vgsth với mạch có vẻ giống như các đặc điểm liên quan.

Ý tưởng của các bóng bán dẫn là:

• Nếu bên trái thấp và bên phải cao R2 (và bóng bán dẫn bên trái một chút) sẽ làm lệch âm cơ sở của cơ sở của bóng bán dẫn bên phải, cho phép nó đẩy cổng đến điện áp bên phải; đóng kênh của FET và diode cơ thể cũng sẽ chặn.
• Nếu bên phải thấp và bên trái cao, đường giao nhau của bóng bán dẫn bên trái sẽ hoạt động như một diode và kéo đế của bóng bán dẫn bên phải đủ cao để đóng lại, cho phép R3 kéo cổng thấp, mở bóng bán dẫn. Ban đầu, phía bên phải sẽ bắt đầu được cung cấp năng lượng bởi diode cơ thể, nhưng khá nhanh, mức kháng cự thấp của kênh sẽ chiếm chỗ gây ra sự sụt giảm rất thấp.

Vì vậy, bóng bán dẫn bên trái hoạt động như một diode phù hợp cho bóng bán dẫn bên phải. Các giá trị thành phần chính xác có thể xoay một chút trên cặp tương ứng MOSFET và PNP đã chọn. Thủ thuật tương tự có sẵn theo những cách khác, nhưng đây là cách được biết đến nhiều nhất.

Nếu bạn buộc trực tiếp cổng MOSFET xuống đất, như thế này:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Bạn đang tạo một liên kết hiệu quả, có thể có một số hành vi khởi động được điều chỉnh. Thông thường hành vi khởi động này được tăng cường bằng cách sử dụng các tụ điện và / hoặc điện trở trên đường dẫn cổng.

Bởi vì nếu bên trái cao và bên phải thì không, bên phải sẽ được nâng lên bởi diode cơ thể, sau đó nguồn trở nên cao hơn cổng, khiến FET bật. Nếu quyền tăng cao, nguồn sẽ tăng lên so với cổng ngay lập tức và một lần nữa FET bật. Không nhiều cho hành động diode.

Trong cả hai trường hợp, bạn thường tìm kiếm một FET có điện trở rất thấp ít nhất 10 đến 20% dưới mức điện áp hoạt động tối thiểu. Vì vậy, nếu bạn đang sử dụng nó trên 3.3V, bạn sẽ muốn FET hoàn toàn ở mức 2.5V hoặc hơn, điều đó có thể có nghĩa là ngưỡng 1.2V hoặc ít hơn, nhưng điều đó không đúng với datasheets.