Raspberry Pi 2の電源回路 動作について

Raspberry Pi 、電子回路の初級者です。
公式ページの回路図を見て気になりました。
POWER INの回路ブロックで、pチャンFETとトランジスタ2つで構成している
回路は、どういった機能で、どのように動作するものか分るでしょうか？


私のイメージでは

①電源投入時、FET内部のダイオードを経由して
　J1_1と5Vがつながる？

②U14の右側のトランジスタがONする？

③Q3_2(S)→U14_5→U14_4→Q3_1(B)へ電流が流れる？

④Q3のSとBがほぼ同電位なのでQ3はオフのままダイオードを経由して電流を供給し続ける？

となってしまって
Q3のFETとしての働きとU14の左側のトランジスタの意味が分かりませんでした。
どこが間違っているかも分かれば教えてください。

No.2 ベストアンサー 回答者： yucco_chan 回答日時： 2019/11/15 18:51

まず、総括的な動作説明をすると、理想ダイオードを構成しています。

・Power INから電源が供給されると、Pch FET がONになる。
　FETの選定によるが、電圧降下をゼロに近づける事ができる。
・Power INからの電源が絶たれると、Pch FET がOFFになり、
　右側の＋５VからPower INへの逆流を防止する。

上の２つの動作が、理想（Vfが限りなく小さい）ダイオードになる。

で、細かい動作としては、
・Power IN から電源が供給されると、U14 左側のTrがONになる。
・そうすると、右側 Tr のVBE は、ゼロに近くなるのでOFFになる。
・右側がOFF になると、Pch FET のゲートは、
　R3を通してグランドにバイアスされるのでONになる。
・Power IN が絶たれると、U14 左側がOFF になる。
・そうすると、右側Tr は、R2を通してベース電流が流れて、ONになる。
・右側がON になると、FET のゲートは、ほぼ＋５VになるためOFF になる。

これで、分かりますか？

この回答へのお礼

ありがとうございます。
細かい動作を見て初めて理解できました。
こんな方法で降下電圧ゼロの逆流防止回路が構成出来るのですね。

お礼日時：2019/11/16 01:36

No.4 回答者： xs200 回答日時： 2019/11/16 10:39

見ました。

図面が2014年ですね。わたしも検索してみました。2018年に発行されている
https://cdn-learn.adafruit.com/downloads/pdf/int …
のP.12を参照してください。R2は47kΩに修正されています。カレントミラーですからR2とR3には同じ電流が流れU14のコレクター電圧は同じになります。するとU14のエミッタ電圧、つまりQ3のソース、ドレインも同じ電圧になろうとしますから、理想ダイオードに近づけます。R2とR3が異なるなら1%の抵抗を使う意味はありません。

動作はつぎの3つの場合でU14がどう動作するか考えてください。
Vin=Vout
Vin>Vout
Vin<Vout ; GPIOをつけるとこれがありえるのでこの回路になっています。

これからお出かけなのでここまでにします。

No.3 回答者： yucco_chan 回答日時： 2019/11/16 10:13

>こんな方法で降下電圧ゼロの逆流防止回路が構成出来るのですね。

この回路は、Power IN の有無のデジタル的な動作です。
＋５V側にバッテリーが繋がっている充電回路などの場合、
Power IN が ＋５Vよりも若干低い状態でもFETがONになってしまい、
逆流防止になりません。

U14をオペアンプに変更する事で、若干低いなどアナログ的な状態で
FETのON/OFFさせることが可能になります。

No.1 回答者： xs200 回答日時： 2019/11/15 09:54

Q3は逆流防止の保護回路。

ダイオードとして働きます。MOS FETはダイオードよりも電圧降下が低くヒューズ容量の2Aを流しても0.1Vくらい。ダイオードだと0.6Vとか。おなじくD5も保護ダイオード。
U14はカレントミラー。左側のTrはダイオード接続。R2は47kΩでは? この回路はどこから?

動作はカレントミラーを検索してください。

この回答へのお礼

ありうがとうございます。
回路図はRaspberry Piの公式ページのものです。

https://www.raspberrypi.org/documentation/hardwa …

たしかにカレントミラーのような構成ですね。
ただ同じ電流を流す目的が？
もう少し調べてみます。

お礼日時：2019/11/16 01:29