Suis Dua Hala

Dalam posting ini kita belajar tentang suis kuasa dua arah MOSFET, yang dapat digunakan untuk mengoperasikan beban merentasi dua titik dua arah. Ini hanya dilakukan dengan menghubungkan dua saluran N, atau saluran M-MFFET secara berturut-turut dengan garis voltan yang ditentukan.

Apa itu Suis Bidirectional

Suis kuasa dua arah (BPS) adalah peranti aktif yang dibina menggunakan MOSFET atau IGBT , yang membolehkan aliran arus dua arah dua arah ketika dihidupkan, dan menyekat aliran voltan dua arah ketika dihidupkan MATI.

Oleh kerana ia dapat melakukan kedua cara, suis dua arah dapat dibandingkan dan dilambangkan seperti biasa Suis ON / OFF seperti yang ditunjukkan di bawah:

Di sini, kita dapat melihat voltan positif diterapkan pada titik 'A' suis dan potensi negatif diterapkan pada titik 'B', yang memungkinkan arus mengalir melintasi 'A' ke 'B'. Tindakannya dapat diterbalikkan dengan hanya mengubah polariti voltan. Maksudnya, titik 'A' dan 'B' dari BPS dapat digunakan sebagai terminal input / output yang dapat ditukar ganti.

Contoh aplikasi terbaik dari BPS dapat dilihat di semua iklan berasaskan MOSFET Reka bentuk SSR .

Ciri-ciri

Dalam Elektronik Kuasa , ciri suis dua arah (BPS) didefinisikan sebagai suis empat kuadran yang mempunyai keupayaan untuk mengalirkan arus positif atau negatif dalam keadaan ON, dan juga menyekat arus positif atau negatif dalam keadaan OFF. Gambarajah ON / OFF empat kuadran untuk BPS ditunjukkan di bawah.

Dalam rajah di atas, kuadran ditunjukkan dalam warna hijau yang menunjukkan keadaan ON peranti tanpa mengira polaritas arus bekalan atau bentuk gelombang.

Dalam rajah di atas, garis lurus merah menunjukkan bahawa peranti BPS berada dalam keadaan OFF dan sama sekali tidak menawarkan pengaliran tanpa mengira polaritas voltan atau bentuk gelombang.

Ciri-ciri Utama yang BPS Miliki

• Peranti suis dua arah mestilah sangat mudah disesuaikan untuk membolehkan pengaliran kuasa mudah dan cepat dari kedua-dua belah pihak, iaitu di seberang A hingga B dan B ke A.
• Apabila digunakan dalam aplikasi DC, BPS mesti menunjukkan minimum pada keadaan rintangan (Ron) untuk peningkatan voltan beban.
• Sistem BPS mesti dilengkapi dengan litar perlindungan yang betul untuk menahan arus deras secara tiba-tiba semasa perubahan polaritas, atau pada keadaan suhu persekitaran yang agak tinggi.

Pembinaan Suis Dua Hala

Suis dua arah dibina dengan menghubungkan MOSFET atau IGBT secara berturut-turut seperti yang ditunjukkan dalam gambar berikut.

Di sini, kita dapat menyaksikan tiga kaedah asas di mana suis dua arah dapat dikonfigurasi.

Dalam rajah pertama, dua saluran P-MOSFET dikonfigurasikan dengan sumbernya bersambung antara satu sama lain.

Dalam rajah kedua, dua MOSFET saluran N dapat dilihat terhubung di seluruh sumbernya untuk melaksanakan reka bentuk BPS.

Dalam konfigurasi ketiga, dua saluran N-MOSFET ditunjukkan terpasang longkang ke longkang untuk melaksanakan konduksi dua arah yang dimaksudkan.

Perincian Fungsi Asas

Mari kita ambil contoh konfigurasi kedua, di mana MOSFET digabungkan dengan sumbernya dari belakang ke belakang, mari kita bayangkan voltan positif diterapkan dari 'A', dan negatif ke 'B', seperti yang ditunjukkan di bawah:

Dalam kes ini kita dapat melihat bahawa apabila voltan gerbang diterapkan, arus dari 'A' dibiarkan mengalir melalui MOSFET kiri, kemudian melalui diod bias ke depan D2 dari sisi kanan MOSFET, dan akhirnya konduksi selesai pada titik 'B '.

Apabila kekutuban voltan dibalikkan dari 'B' ke 'A', MOSFET dan diod dalamannya membalikkan kedudukannya seperti yang ditunjukkan dalam ilustrasi berikut:

Dalam situasi di atas, MOSFET sebelah kanan BPS akan dihidupkan bersama dengan D1 yang merupakan diod badan dalaman MOSFET sebelah kiri, untuk membolehkan pengaliran dari 'B' ke 'A'

Membuat Suis Bidirectional Discrete

Sekarang mari kita pelajari bagaimana suis dua arah dapat dibina menggunakan komponen diskrit untuk aplikasi peralihan dua hala yang dimaksudkan.

Gambar rajah berikut menunjukkan pelaksanaan BPS asas menggunakan POS saluran MOSFET:

Menggunakan P-Channel MOSFETS

Apabila titik 'A' positif, diod badan sebelah kiri bergerak ke depan secara bias dan berkelakuan, diikuti oleh sisi kanan p-MOSFET, untuk menyelesaikan konduksi pada titik 'B'.

Apabila titik 'B' positif, komponen yang bertentangan masing-masing menjadi aktif untuk pengaliran.

MOSFET saluran-N yang lebih rendah mengawal keadaan ON / OFF peranti BPS melalui arahan gerbang ON / OFF yang sesuai.

Perintang dan kapasitor melindungi peranti BPS dari kemungkinan lonjakan arus deras.

Walau bagaimanapun, menggunakan P-channel MOSFET bukanlah kaedah yang ideal untuk melaksanakan BPS kerana RDSon mereka yang tinggi . Oleh itu, ini mungkin memerlukan peranti yang lebih besar dan lebih mahal untuk mengimbangi panas dan ketidakefisienan lain yang berkaitan, berbanding reka bentuk BPS berasaskan saluran N.

Menggunakan N-Channel MOSFETS

Dalam reka bentuk seterusnya kita melihat kaedah yang ideal untuk melaksanakan rangkaian BPS menggunakan M-NOS saluran N.

Dalam litar suis dua arah diskrit ini, MOSFET N-chanel yang disambungkan dari belakang ke belakang digunakan. Kaedah ini menuntut litar pemacu luaran untuk memudahkan pengaliran kuasa dua hala dari A ke B dan sebaliknya.

Diod Schottky BA159 digunakan untuk melipatgandakan bekalan dari A dan B untuk mengaktifkan litar pam pengecas, sehingga pam pengecas dapat menghasilkan voltan AKTIFKAN jumlah yang diperlukan untuk MOSFET saluran-N.

Pam pengisian boleh dibina menggunakan standard litar pengganda voltan atau kecil meningkatkan peralihan litar.

3.3 V digunakan untuk menghidupkan pam pengisian secara optimum, sementara dioda Schottky memperoleh voltan gerbang langsung dari input masing-masing (A / B) walaupun bekalan input serendah 6 V. 6 V ini kemudian digandakan oleh caj ump untuk pintu MOSFET.

MOSFET saluran-N yang lebih rendah adalah untuk mengawal pertukaran ON / OFF suis dua arah mengikut spesifikasi yang diinginkan.

Satu-satunya kelemahan menggunakan N-channel MOSFET berbanding saluran-P yang telah dibincangkan sebelumnya adalah komponen tambahan ini yang mungkin menggunakan ruang tambahan pada PCB. Walau bagaimanapun, kelemahan ini diatasi oleh R (on) rendah MOSFET dan pengaliran yang sangat cekap, dan MOSFET bersaiz kecil kos rendah.

Yang mengatakan, reka bentuk ini juga tidak memberikan perlindungan yang berkesan terhadap pemanasan berlebihan, dan oleh itu peranti yang terlalu besar dapat dipertimbangkan untuk aplikasi daya tinggi.

Kesimpulannya

Suis dua arah boleh dibina dengan mudah menggunakan MOSFET yang disambungkan ke belakang. Suis ini dapat dilaksanakan untuk berbagai aplikasi yang memerlukan pengalihan beban dua arah, seperti dari sumber AC.

Rujukan:

TPS2595xx, 2,7 V hingga 18 V, 4-A, 34-mΩ eFuse Dengan Lembaran Data Perlindungan Tegangan Cepat

Alat Pengiraan Reka Bentuk TPS2595xx

Peranti e-fius