Comprender un diodo 'ideal' hecho de un MOSFET de canal p y transistores PNP

Los modelos Raspberry Pi B+ cuentan con un circuito de protección entre el conector USB y la red de 5V de la placa. Recomiendan poner un circuito de protección similar en un Pi HAT antes de 'realimentar' el pi a través de su encabezado GPIO junto con un polifusible. Entiendo por qué esta es la recomendación, pero me gustaría saber más sobre cómo funciona este circuito.

Hice una búsqueda antes de publicar esta pregunta y encontré información sobre el uso de un MOSFET como diodo de caída de bajo voltaje, pero todos tenían la puerta conectada directamente a tierra sin el par de PNP y las resistencias. ¿Qué están haciendo por este circuito? Además, ¿está utilizando principalmente el diodo del cuerpo? En cuyo caso, ¿cuál es la información relevante en la hoja de datos que califica a DMG2305UX para esta aplicación? En los otros circuitos que encontré, parecía que Rdson bajo y Vgsth compatibles con el circuito parecían las características relevantes.

diodo de seguridad 'ideal'

Su circuito es válido. He usado una versión que tiene un transistor y un diodo que llamé FIODE. Su circuito es bueno para LV y mi circuito es bueno para HV. Hay muchas razones por las que es mejor con esto que la antigua puerta de entrada a tierra.
@Autistic tenga la amabilidad de ser valiente y publique las razones por las que esto (y el suyo) es mejor.
Esto es bueno. La matriz de transistores que es SMD se adaptará bien a VBe. Mi circuito tiene partes de orificio pasante y es mejor para altos voltios. Para bajos voltios, la matriz SMD es la más sensible.

Respuestas (1)

La idea de los transistores es que:

  • Si la izquierda es baja y la derecha es alta, R2 (y el transistor izquierdo un poco) polarizará negativamente la base de la base del transistor derecho, lo que le permitirá empujar la puerta al voltaje correcto; al cerrar el canal del FET, el diodo del cuerpo también se bloqueará.
  • Si el derecho está bajo y el izquierdo está alto, la unión del transistor izquierdo funcionará como un diodo y tirará de la base del transistor derecho lo suficientemente alto como para cerrarse, lo que permitirá que R3 baje la compuerta y abra el transistor. Inicialmente, el lado derecho comenzará a ser alimentado por el diodo del cuerpo, pero rápidamente la baja resistencia del canal se hará cargo y causará una caída muy baja.

Entonces, el transistor izquierdo actúa como un diodo emparejado para el transistor derecho. Los valores exactos de los componentes pueden depender un poco del par combinado MOSFET y PNP elegido. Hay trucos similares disponibles de otras formas, pero esta es la más conocida.


Si atas la puerta del MOSFET directamente a tierra, así:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

De hecho, está creando un vínculo siempre activo, posiblemente con algún comportamiento de inicio ajustado. Por lo general, este comportamiento de arranque se mejora utilizando condensadores y/o resistencias en la ruta de la puerta.

Porque si la izquierda está alta y la derecha no, la derecha será levantada por el diodo del cuerpo, luego la fuente se vuelve más alta que la puerta, lo que hace que el FET se encienda. Si la derecha sube, la fuente sube en relación con la puerta de inmediato y nuevamente se enciende el FET. No hay mucho para la acción del diodo.


En cualquier caso, generalmente buscaría un FET que tenga una resistencia de encendido muy baja, al menos 10 a 20 por ciento por debajo del voltaje operativo mínimo. Entonces, si lo está usando en 3.3V, querrá un FET que esté completamente encendido a 2.5V más o menos, lo que probablemente significaría un umbral de 1.2V o menos, pero eso depende de las hojas de datos.

La versión normal del diodo ideal de solo FET usa una parte N-ch con la fuente a la entrada de energía y el drenaje a la carga...
@ThreePhaseEel AFAIK Para el lado alto, eso requeriría un controlador de voltaje de puerta por encima del nivel de fuente (es decir, un controlador como en cds.linear.com/docs/en/datasheet/4357fd.pdf con bomba de carga incorporada), o algún tipo de truco en torno a un tipo de agotamiento elegido con mucho cuidado (¡desafío justo ahí!), Ninguno de los cuales es una solución de FET único. (y el diseño de tipo P en OP probablemente superará la tontería de agotamiento en la escala de esfuerzo frente a resultado en todas las situaciones imaginables)
Puede que tengas razón. Déjame desenterrar la documentación sobre esto...
En realidad, tiene razón en que un PFET es el caso normal para el lado alto, pero dudo de su explicación, ya que la acción del diodo necesaria es cuando el lado izquierdo pasa por debajo del suelo (es decir, la puerta), no cuando el lado izquierdo no tiene alimentación y el derecho está sobre el suelo.
Si bien nunca dije que la acción del diodo era necesaria durante el funcionamiento normal, solo expliqué que está ahí, (simplemente) omití que solo se necesita en caso de picos de conexión inversa y similares.