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

会员618583 · 发表于 2021-3-5 03:01:22

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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。

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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：

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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。