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标题: 广达隔离保护电路适配器供电中常见的防反接设计——用PMOS+双PNP三极管模拟理想二极管 [打印本页]

作者: hb5813 时间: 2021-3-5 03:01
标题: 广达隔离保护电路适配器供电中常见的防反接设计——用PMOS+双PNP三极管模拟理想二极管
本帖最后由 hb5813 于 2021-3-5 06:39 编辑

前些日子在维修自己的版号为da0twcmb8d0的神舟K580S时（见https://www.chinafix.com/thread-1269295-1-1.html），对笔记本隔离保护电路中的开始部分的PMOS和双三极管感到疑惑，不知道该部分电路的用途。搜寻了一下广达的图纸，发现许多设计中都含有这部分电路，但在迅维上没找到对这电路的相关解释。虽然大致可以肯定自己笔记本的问题和这部分电路中的三极管的关系不大，但仍一直对这一部分的电路有所疑惑。虽能大致猜到这部分的电路的功能之一是防反接，但想着防反接不是一个二极管就可以完成的事情吗，这里的电路设计得如此复杂，一定还有什么玄机。但自己反复思索无果，该问题一直没有解决。

直到今日，在国外论坛搜寻一个与电路完全无关的程序设计问题时，碰巧在右侧的“Hot Network Questions”看到一个有趣的问题“What do these two PNP transistors do in this power circuit?”（见https://electronics.stackexchange.com/questions/551184/what-do-these-two-pnp-transistors-do-in-this-power-circuit），于是点进去一看，发现恰好是先前疑惑的问题，十分惊喜，在解决了自己疑惑的同时也想把经验分享给大家（LZ没系统学习过模电，若这个知识点是模电的基础知识还请见谅）。
若使用普通的二极管来实现防反接，会有较大的压降（0.7V左右），即使使用肖特基二极管也有近0.5V的压降。为解决这一问题，实现无压降的理想二极管，可以考虑利用MOS管导通时导通电阻极小的特性来模拟二极管的正向导通，再利用MOS管的开关特性来模拟二极管的反向截止。
于是可以设计出这一种简单且廉价防反接电路。可用一个PMOS管、两个PNP三极管以及两个电阻（PR11和PR16就足够）组成对称结构来模拟理想二极管：

接下来我把这个结构放入适配器供电电路中，并结合我使用proteus做的仿真实验得到的结果来说明该电路的工作原理：
当适配器正接时，PQ6的G极一开始由PR16拉至0V，PQ6导通，同时Q1、Q2导通，PQ6的G极电压上升，最终达到稳定状态；由于各电阻的合适配比，PQ6的G极虽然有电压，但G、S间电压仍大于栅极阈值电压，使得PQ6持续导通，从而模拟了理想二极管几乎无压降的正向导通。

当适配器反接时，PQ6的G极一开始就比D极电压高，使得PQ6截止，且Q1、Q2均不导通，便维持G极的高电平（0V），从而模拟了二极管的反向截止。

作者: virginlulu 时间: 2021-3-5 08:59
广达老板子的经典设计

作者: 代子易 时间: 2021-3-5 11:40
经典设计啊、

作者: H55 时间: 2021-3-5 12:27
现在新款主板没用这个玩意了。你这个电路十多年前的老主板爱用

作者: 繁华落尽0 时间: 2021-3-5 13:32
老板子的经典设计

作者: y0927 时间: 2021-3-5 14:46
还是以前的好，以后的板要想知道，自己画出来，没有图了

作者: 电脑维修人 时间: 2021-3-5 15:37
会软件仿真的人有前途

作者: 极致科技 时间: 2021-3-5 18:25
佩服，为了电路追求真相和完美而研究！

作者: 杜俊岩 时间: 2021-3-5 21:37
受益了，谢谢分享，好文章

作者: lee1988 时间: 2021-3-5 21:40
这个船长有讲过吧

作者: aideheqq 时间: 2021-3-5 21:48
这个研究的透，学习了

作者: zyladk007 时间: 2021-3-5 22:14
分析的很透彻，好分享

作者: myssln 时间: 2021-3-5 23:10
虽然不懂但是还是看完了

作者: 小智选 时间: 2021-3-6 09:11
分析的很好学习了

作者: h991924665 时间: 2021-3-6 09:35
自己没有刻意了解过，谢谢分享

作者: suyajuncn 时间: 2021-3-6 10:19
老主板的设计比较流弊

作者: t252970629 时间: 2021-3-6 11:21
现在都偷工减料了，看看以前SONY的设计

作者: zij8112 时间: 2021-3-6 12:16
请问楼主，这是什么软件画图的，我也下载软件玩玩，

作者: hb5813 时间: 2021-3-6 14:18

zij8112 发表于 2021-3-6 12:16
请问楼主，这是什么软件画图的，我也下载软件玩玩，

文章中写了，proteus做的仿真，在软件中直接导出图像便得到帖子中的图了

作者: MAZHIYOU 时间: 2021-3-6 14:51
还是以前的好，以后的板要想知道，自己画出来，没有图了

作者: liubc100 时间: 2021-3-6 22:13
赞了慢慢看慢慢学

作者: 华燃柳卧 时间: 2021-3-8 11:41
设计理念新颖。

作者: fscommand 时间: 2021-3-20 20:50
如果仅仅这样，感觉只用pq6就行啊，g极接地。

作者: fscommand 时间: 2021-3-21 11:35
反接时，q2应该导通了吧

作者: hb5813 时间: 2021-3-25 05:09

fscommand 发表于 2021-3-20 20:50
如果仅仅这样，感觉只用pq6就行啊，g极接地。

非常好的一个问题，非常有道理，我也对此产生过疑惑。
但模拟理想二极管的这个核心思想是没问题的，如果G极接地的话只能防反接，而图纸中那样的设计不仅能防反接，还能防止反向充电，是真正地模拟了理想二极管。
问题在于，完整图纸中，电池供电与适配器供电的中间有一个MOS隔离，所以当时我觉得在此处防止反向充电没有必要。
现在你这么一说，我又想了想，是不是为了防止适配器断电瞬间，用于隔离的MOS管的状态可能来不及切换，在这瞬间可能有部分电池供电反向流至适配器供电处，所以用图纸中的这部分电路来避免这样的情况？亦或是还有一些其他的可能？

作者: t252970629 时间: 2021-3-25 14:52
学习了，理论知识丰富的同行

作者: fscommand 时间: 2021-3-27 08:39
本帖最后由 fscommand 于 2021-3-27 08:44 编辑

hb5813 发表于 2021-3-25 05:09
非常好的一个问题，非常有道理，我也对此产生过疑惑。
但模拟理想二极管的这个核心思想是没问题的，如果 ...

‘’适配器断电瞬间，用于隔离的MOS管的状态可能来不及切换，在这瞬间可能有部分电池供电反向流至适配器供电处‘’。这个原电路也无法防止这点。查了4435mos管pdf，应该是Vgs耐压（20v）问题，只用mos不行。而原电路Vgs电压只有2.4v，保证了导通又不损mos管。

: 登录/注册后看高清大图

作者: fscommand 时间: 2021-3-27 08:50

fscommand 发表于 2021-3-21 11:35
反接时，q2应该导通了吧

反接时仿真电路图看看？

作者: hb5813 时间: 2021-4-1 04:22

hb5813 发表于 2021-3-25 05:09
非常好的一个问题，非常有道理，我也对此产生过疑惑。
但模拟理想二极管的这个核心思想是没问题的，如果 ...

耐压的解释很有道理。
但原电路无法防止这种情况的结论是基于你觉得的“反接时，q2应该导通了吧”得出的，实际上由仿真图也可以看出q2并未导通。

作者: pess 时间: 2022-4-28 18:12

受益了，谢谢分享，

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