了解由p沟道MOSFET和PNP晶体管制成的“理想”二极管

Raspberry Pi B +型号在USB连接器和板上的5V网络之间具有保护电路。他们建议在通过其GPIO接头和多熔丝对pi进行“反向供电”之前，对pi HAT进行类似的保护。我知道为什么要这样做，但我想进一步了解该电路的工作原理。

在发布此问题之前，我进行了一些搜索，发现了有关将MOSFET用作低压降二极管的信息，但它们的栅极都直接接地，而没有一对PNP和电阻。他们正在为此电路做什么？另外，这主要是使用体二极管吗？在哪种情况下，数据表上符合DMG2305UX资格的相关信息是什么？在我发现的其他电路中，似乎Rdson和Vgsth较低，这似乎与该电路的特性有关。

晶体管的想法是：

• 如果“左”为低电平，而右为“高”，则R2（左晶体管稍有一点）将使右晶体管基极的基极产生负偏置，从而将栅极推至右电压。关闭FET的通道，体二极管也将阻塞。
• 如果右侧为低电平而左侧为高电平，则左侧晶体管的be结将作为二极管工作，并将右侧晶体管的基极拉至足以闭合的水平，从而允许R3将栅极下拉至低电平，从而打开晶体管。最初，右侧将开始由体二极管供电，但是很快通道的低导通电阻将接管，从而导致非常低的压降。

因此，左晶体管充当右晶体管的匹配二极管。确切的元件值可能在所选的MOSFET和PNP匹配对上有一点关系。其他方法也可以使用类似的技巧，但这是最著名的技巧。

如果将MOSFET的栅极直接接地，则如下所示：

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

您正在有效地创建一个始终在线的链接，并可能具有一些经过调整的启动行为。通常，使用栅极路径上的电容器和/或电阻器可以增强这种启动行为。

因为如果左侧为高电平，而右侧不为高电平，则右侧将被体二极管抬起，因此源极变得比栅极高，从而导致FET导通。如果右侧变高，则源极立即相对于栅极上升，并且FET再次导通。二极管动作不多。

在这两种情况下，通常都希望找到一种导通电阻非常低的FET，其导通电阻比最小工作电压低至少10％到20％。因此，如果在3.3V电压下使用它，则您需要一个完全在2.5V左右电压下工作的FET，这可能意味着1.2V或更低的阈值，但这取决于数据表。