Двосмерни прекидач

У овом посту сазнајемо о двосмерним прекидачима напајања МОСФЕТ, који се могу користити за управљање оптерећењем у две тачке двосмерно. То се једноставно постиже повезивањем два Н-канална или П-канална МОСФЕТ-а назад у леђа у серији са наведеном напонском линијом.

Шта је двосмерни прекидач

Двосмерни прекидач за напајање (БПС) је активни уређај направљен помоћу њега МОСФЕТ-ови или ИГБТ-ови , који омогућава двосмерни двосмерни проток струје када је УКЉУЧЕН и блокира двосмерни ток напона када је ИСКЉУЧЕН.

Будући да је у стању да се понаша на оба начина, двосмерни прекидач се може упоређивати и симболизовати као нормалан Прекидач ОН / ОФФ како је приказано испод:

Овде можемо видети да се позитивни напон примењује у тачки „А“ прекидача, а негативни потенцијал примењује у тачки „Б“, што омогућава струји да тече преко „А“ до „Б“. Акција се може преокренути једноставном променом поларитета напона. То значи да се тачке „А“ и „Б“ БПС-а могу користити као заменљиви улазно-излазни терминали.

Најбољи пример примене БПС-а може се видети у свим МОСФЕТ рекламама ССР дизајни .

Карактеристике

У Уређаји на струју , карактеристике двосмерног прекидача (БПС) су дефинисане као прекидач са четири квадранта који има способност да проводи позитивну или негативну струју у ОН-стању, а такође блокира позитивну или негативну струју у ОФФ-стању. Дијаграм укључивања / искључивања са четири квадрата за БПС приказан је у наставку.

На горњем дијаграму, квадранти су означени зеленом бојом што означава УКЉУЧЕНО стање уређаја без обзира на поларитет струје напајања или таласног облика.

На горњем дијаграму, црвена равна линија показује да су БПС уређаји у искљученом стању и не нуди апсолутно никакву проводљивост без обзира на поларитет напона или таласног облика.

Главне карактеристике које би БПС требало да има

• Двосмерни прекидач мора бити високо прилагодљив да омогући лако и брзо провођење снаге са обе стране, то јест преко А до Б и Б до А.
• Када се користи у једносмерној примени, БПС мора показивати минимални отпор стања (Рон) за побољшану регулацију напона оптерећења.
• БПС систем мора бити опремљен одговарајућим заштитним кругом како би могао да поднесе нагле навале струје током промене поларитета или при релативно високим температурама околине.

Конструкција двосмерног прекидача

Двосмерни прекидач конструисан је повезивањем МОСФЕТ-ова или ИГБТ-ова уназад у серију, као што је приказано на следећим сликама.

Овде можемо бити сведоци три основне методе помоћу којих се може конфигурисати двосмерни прекидач.

На првом дијаграму су конфигурисана два МОСФЕТ-а са П-каналом са међусобно повезаним изворима.

На другом дијаграму се могу видети два Н-канална МОСФЕТ-а повезана преко својих извора за примену БПС дизајна.

У трећој конфигурацији, два Н-канална МОСФЕТ-а су приказана у прилогу одвода за одвод за извршавање предвиђене двосмерне проводљивости.

Основни детаљи функционисања

Узмимо пример друге конфигурације, у којој су МОСФЕТ-ови спојени са изворима уназад, замислимо да се позитивни напон примењује од „А“, а негативан до „Б“, као што је приказано доле:

У овом случају можемо видети да када се примени напон на капији, струји из „А“ дозвољено је да тече кроз леви МОСФЕТ, затим кроз унутрашњу унапред пристрасну диоду Д2 десне бочне МОСФЕТ-а, и коначно проводење завршава у тачки „Б '.

Када се поларитет напона преокрене са „Б“ на „А“, МОСФЕТ-ови и њихове унутрашње диоде преокрећу своје положаје као што је приказано на следећој илустрацији:

У горњој ситуацији, десни бочни МОСФЕТ БПС-а се УКЉУЧУЈЕ заједно са Д1 који је унутрашња диода тела левог бочног МОСФЕТ-а, како би се омогућило провођење од „Б“ до „А“.

Израда дискретних двосмерних прекидача

Сада да научимо како се двосмерни прекидач може изградити помоћу дискретних компонената за предвиђену двосмерну преклопну апликацију.

Следећи дијаграм приказује основну имплементацију БПС-а помоћу П-каналних МОСФЕТ-ова:

Коришћење П-Цханнел МОСФЕТ-а

Када је тачка „А“ позитивна, лева бочна диода тела добија пристрасност напред и проводи, праћена десним бочним п-МОСФЕТ-ом, да би довршила провођење у тачки „Б“.

Када је тачка „Б“ позитивна, одговарајуће компоненте на супротној страни постају активне за провођење.

МОСФЕТ доњег Н-канала контролише ОН / ОФФ стања БПС уређаја помоћу одговарајућих ОН / ОФФ команди капије.

Отпорник и кондензатор штите БПС уређаје од могућег пренапона струје.

Међутим, употреба МОСФЕТ-а са П-каналом никада није идеалан начин примене БПС-а због високог РДСона . Због тога би им могли бити потребни већи и скупљи уређаји за надокнађивање топлоте и других сродних неефикасности, у поређењу са БПС дизајном заснованим на Н-каналу.

Коришћење Н-каналних МОСФЕТ-ова

У следећем дизајну видимо идеалан начин примене БПС кола помоћу Н-каналних МОСФЕТ-ова.

У овом дискретном двосмерном кругу прекидача користе се МОСФЕТ-ови повезани Н-каналом повезани једни према другима. Ова метода захтева спољни склоп погонског склопа за олакшавање двосмерног провођења снаге од А до Б и обрнуто.

Сцхоттки-јеве диоде БА159 користе се за мултиплексирање напајања из А и Б за активирање кола пумпе за пуњење, тако да пумпа за пуњење може да генерише потребну количину напона за укључивање за Н-каналне МОСФЕТ-ове.

Пумпа за пуњење може бити израђена користећи стандард круг удвостручивача напона или мали пребацивање појачања струјно коло.

3.3 В се примењује за оптимално напајање пумпе за пуњење, док Сцхоттки диоде изводе напон на вратима директно из одговарајућег улаза (А / Б), чак и ако је улазно напајање само 6 В. Ових 6 В се затим удвостручује са допуните улаз за МОСФЕТ капије.

Доњи Н-канални МОСФЕТ служи за контролу ОН / ОФФ пребацивања двосмерног прекидача према жељеним спецификацијама.

Једини недостатак употребе Н-каналног МОСФЕТ-а у поређењу са претходно разматраним П-каналом су ове додатне компоненте које могу заузети додатни простор на ПЦБ-у. Међутим, овај недостатак надмашује ниско Р (укључено) МОСФЕТ-ова и високо ефикасно спровођење, као и јефтини МОСФЕТ-ови мале величине.

Упркос томе, овај дизајн такође не пружа никакву ефикасну заштиту од прегревања, па се због тога превелики уређаји могу узети у обзир за велике снаге.

Закључак

Двосмерни прекидач може се прилично лако изградити помоћу паралелно повезаних МОСФЕТ-ова. Ови прекидачи се могу применити за много различитих апликација које захтевају двосмерно пребацивање терета, као што је наизменични извор.

Референце:

ТПС2595кк, 2,7 В до 18 В, 4-А, 34-мΩ еФусе са брзом заштитом од пренапона

Алат за прорачун дизајна ТПС2595кк

Уређаји са електронским осигурачима