Frage zum P-Kanal-MOSFET-Leistungswähler

Ich habe gesehen, dass diese Schaltung in mehreren ESP32-Designs (z. B. dem Sparkfun ESP32 Thing ) und in einer Antwort auf dieser Website verwendet wird, mit der ein Gerät entweder mit 5 V über eine USB-Verbindung oder eine Batterie betrieben werden kann. V_OUTDas im Schaltplan gezeigte Signal geht normalerweise an einen LDO, um 5 V in 3,3 V umzuwandeln.

Mir ist klar, was passiert, wenn nur der USB angeschlossen ist: Strom geht VBUSdurch D1und aus V_OUT. Der p-Kanal-MOSFET M1ist offen.

Wenn USB nicht angeschlossen ist und eine Batterie vorhanden ist, zieht der 10K-Pulldown-Widerstand das MOSFET-Gate auf 0 V, und Strom fließt durch V_BATTdie Body-Diode des MOSFET, was dazu führt, dass die Spannung an V_OUT höher als das Gate ist, sodass der MOSFET-Kanal schließt und leitet (Ich hoffe, dies ist die richtige Interpretation der Ereignisse, bitte korrigieren Sie mich, wenn ich falsch liege).

Was ich nicht verstehe, ist, was passiert, wenn sowohl USB als auch V_BATT gleichzeitig angeschlossen sind. Ich erwarte, dass die Gate-Spannung hoch genug ist, dass der MOSFET-Kanal nicht leitet, aber ich erwarte auch, dass etwas Strom durch die Body-Diode von Drain zu Source fließt. Ist das was passiert? Ist das irgendwie schlecht oder schädlich für die Schaltung?

Wenn ich eine Schaltung erstellen wollte, um ausschließlich zwischen der einen oder anderen Versorgung umzuschalten, aber die an das Gate gebundene Versorgung bevorzuge (dh VBUS), ist ein p-Kanal-MOSFET im Anreicherungsmodus das richtige Teil?

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Quelle an Tor gebunden. Ich glaube, Sie verwirren und verwirren Ihre Frage, indem Sie die (Leistungs-) Quelle und das Gate (eines MOSFET, der auch einen Source-Pin hat) erwähnen.
@Andyaka Ja. Zur Verdeutlichung umformuliert.
Die Body-Diode von M1 ist umgekehrt vorgespannt, wenn sowohl USB als auch Batterie angeschlossen sind. Zum Leiten sind 0,3 V in Vorwärtsrichtung erforderlich.
@DKNguyen Natürlich! Das macht sehr viel Sinn. Hier gibt es so viele Nuancen zu beachten.
@par Mein Fehler im letzten Satz. D1 ist derjenige, der 0,3 V benötigt, weil es ein Schottky ist. Die Körperdiode benötigt mehr, wenn D1 leitet, dann wird die Körperdiode in Sperrrichtung vorgespannt.

Antworten (1)

Bei V_OUT verbinden sich zwei Spannungen über zwei Dioden. VBUS von USB durch die Diode nach Spannungsverlust an der Diode und V_BATT durch die Body-Diode. Der mit der höheren Spannung an diesem Punkt versorgt das System mit Strom, der andere hat keinen Strom. Selbst wenn VBUS von USB höher ist, geht es gleichzeitig nicht in V_BATT, da Sie bestimmte Vgs am MOSFET benötigen und Gate und Source des MOSFET ungefähr gleich sind (5 V am Gate und die gleichen 5 V minus). -VDiodenabfall an Quelle).

Die höhere Spannung, die an V_OUT ankommt, versorgt das Ding also mit Strom, während aus der anderen Quelle kein Strom gezogen wird, da Sie keinen Strom von niedrigerer Spannung zu höherer Spannung haben können .

Ich nehme an, D1 ist eine Schottky-Diode für einen niedrigeren Spannungsabfall (~ 0,4 V), und die Body-Diode des MOSFET hat einen im Datenblatt angegebenen Abfall, der sehr wohl höher sein könnte. Wenn dies der Fall ist, geht VBUS zu V_OUT, aber es wird durch den geschlossenen (nichtleitenden, ich meine, dieses Wort ist sehr verwirrend, wenn es um Mosfets geht) MOSFET, dessen Vgs nicht sein wird, daran gehindert, zu V_BATT zu gehen genug, um es leiten zu lassen (Vgs wird -Vd1drop sein).

Danke, das ist lehrreich. Ja, D1 ist ein Schottky, ich wusste nicht, dass ich das in CircuitLab zeigen könnte, aber jetzt habe ich es in der Frage behoben.
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