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Comprensión de un diodo "ideal" formado por un MOSFET de canal p y transistores PNP

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

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

'ideal' safety diode

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Asmyldof Puntos 9125

La idea de los transistores es que:

  • Si el izquierdo es bajo y el derecho es alto R2 (y el transistor izquierdo un poco) pondrá en polarización negativa la base del transistor derecho, permitiéndole empujar la puerta al voltaje correcto; cerrando el canal del FET y el diodo del cuerpo bloqueará también.
  • Si la derecha está baja y la izquierda alta, la unión b-e del transistor izquierdo funcionará como un diodo y tirará de la base del transistor derecho lo suficientemente alta como para cerrarse, permitiendo que R3 tire de la puerta hacia abajo, abriendo el transistor. Inicialmente el lado derecho empezará a ser alimentado por el diodo de cuerpo, pero rápidamente la baja resistencia del canal tomará el control causando una caída muy baja.

Así que el transistor izquierdo actúa como un diodo emparejado para el transistor derecho. Los valores exactos de los componentes pueden depender un poco del par MOSFET y PNP elegido. Existen otros trucos similares, pero éste es el más conocido.


Si unes la puerta del MOSFET directamente a masa, así:

schematic

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

De hecho, está creando un enlace siempre activo, posiblemente con un comportamiento de arranque ajustado. Normalmente, 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 de cuerpo, entonces la fuente se vuelve más alta que la puerta, causando que el FET se encienda. Si la derecha se eleva, la fuente se eleva en relación a la puerta de inmediato y de nuevo el FET se enciende. No es mucha la acción del diodo.


En cualquier caso, lo normal es buscar un FET que tenga una resistencia de conexión muy baja, al menos entre un 10 y un 20% por debajo de la tensión mínima de funcionamiento. Así que si lo usas a 3,3 V, querrás un FET que esté totalmente encendido a 2,5 V más o menos, lo que probablemente significaría un umbral de 1,2 V o menos, pero eso depende de las hojas de datos.

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