pチャネルMOSFETとPNPトランジスタで作られた「理想的な」ダイオードを理解する

Raspberry Pi B +モデルには、USBコネクタとボード上の5Vネットの間に保護回路があります。GPIOヘッダーとポリヒューズを介してpiに「バックパワー」をかける前に、同様の保護回路をPi HATに配置することをお勧めします。なぜこれが推奨事項なのかは理解していますが、この回路がどのように機能するかについてもっと理解したいと思います。

私はこの質問を投稿する前にいくつかの検索を行い、MOSFETを低電圧降下ダイオードとして使用することに関する情報を見つけましたが、それらはすべて、PNPと抵抗のペアなしでゲートを直接グランドに配線していました。彼らはこの回路のために何をしているのですか？また、これは主にボディダイオードを使用していますか？どの場合、このアプリケーションのDMG2305UXを認定するデータシートに関連する情報は何ですか？私が見つけた他の回路では、低RdsonとVgsthが回路と互換性があるように見え、関連する特性のように見えました。

トランジスタの考え方は次のとおりです。

• 左が低く、右が高い場合R2（および左のトランジスタが少し）は、右のトランジスタのベースのベースに負のバイアスをかけ、ゲートを正しい電圧に押し上げます。FETのチャネルとボディダイオードを閉じると、同様にブロックされます。
• 右側が低く、左側が高い場合、左側のトランジスタの接合点はダイオードとして機能し、右側のトランジスタのベースを閉じて閉じるのに十分なほど高くし、R3がゲートを低くしてトランジスタを開くようにします。最初は右側にボディダイオードから電力が供給され始めますが、チャネルの低オン抵抗がすぐに引き継がれ、非常に低いドロップが発生します。

そのため、左側のトランジスタは右側のトランジスタの整合ダイオードとして機能します。正確なコンポーネント値は、選択したMOSFETとPNPの一致ペアに少し左右される場合があります。他の方法でも同様のトリックを利用できますが、これは最もよく知られているものです。

次のように、MOSFETのゲートを直接グランドに接続する場合：

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

おそらく調整された起動動作を使用して、常時接続リンクを効果的に作成しています。通常、この起動動作は、ゲートパス上のコンデンサや抵抗を使用して強化されます。

左が高く、右が高くない場合、ボディダイオードによって右が持ち上がり、ソースがゲートより高くなり、FETがオンになるためです。右側が高くなると、ソースはすぐにゲートに対して相対的に上がり、再びFETがオンになります。ダイオードの動作にはあまりありません。

どちらの場合でも、通常は、最小動作電圧より少なくとも10〜20パーセント低い非常に低いオン抵抗を持つFETを探します。したがって、3.3Vで使用している場合、2.5V程度で完全にオンになっているFETが必要になります。これはおそらく1.2V以下のしきい値を意味しますが、それはデータシートまでです。