雙向開關(guān)的介紹/特性/結(jié)構(gòu)/功能

什么是雙向開關(guān)

雙向電源開關(guān) （BPS） 是一種使用 MOSFET 或 IGBT 構(gòu)建的有源器件，在上電時(shí)允許雙向雙向電流流動(dòng)，并在斷電時(shí)阻止雙向電壓流。

由于它能夠雙向傳導(dǎo)，因此可以將雙向開關(guān)進(jìn)行比較并符號(hào)化為普通的ON/OFF開關(guān)，如下所示：

在這里，我們可以看到在開關(guān)的“A”點(diǎn)施加正電壓，在“B”點(diǎn)施加負(fù)電位，這允許電流流過“A”到“B”。只需改變電壓極性即可逆轉(zhuǎn)該動(dòng)作。這意味著，BPS的點(diǎn)“A”和“B”可以用作可互換的輸入/輸出端子。

BPS 的最佳應(yīng)用示例可以在所有基于 MOSFET 的商用 SSR 設(shè)計(jì)中看到。

特性

在電力電子中，雙向開關(guān)（BPS）的特性定義為四象限開關(guān)，能夠在導(dǎo)通狀態(tài)下傳導(dǎo)正電流或負(fù)電流，并在關(guān)斷狀態(tài)下阻斷正電流或負(fù)電流。BPS

的四象限開/關(guān)圖如下所示。

在上圖中，象限以綠色表示，表示器件的導(dǎo)通狀態(tài)，與電源電流或波形的極性無關(guān)。

在上圖中，紅色直線表示BPS器件處于關(guān)閉狀態(tài)，無論電壓或波形的極性如何，都絕對(duì)不提供傳導(dǎo)。

BPS 應(yīng)具備的主要功能

雙向開關(guān)設(shè)備必須具有高度適應(yīng)性，以實(shí)現(xiàn)從兩側(cè)輕松快速地傳導(dǎo)電源，即跨越 A 到 B 和 B 到 A。

當(dāng)用于直流應(yīng)用時(shí)，BPS必須表現(xiàn)出最小的導(dǎo)通電阻（Ron），以改善負(fù)載的電壓調(diào)節(jié)。

BPS 系統(tǒng)必須配備適當(dāng)?shù)?a href="http://srfitnesspt.com/tags/保護(hù)電路/" target="_blank">保護(hù)電路，以承受極性變化期間或相對(duì)較高的環(huán)境溫度條件下突然出現(xiàn)的浪涌電流。

雙向開關(guān)結(jié)構(gòu)

雙向開關(guān)是通過將MOSFET或IGBT背靠背串聯(lián)來構(gòu)成的，如下圖所示。

在這里，我們可以見證配置雙向開關(guān)的三種基本方法。

在第一個(gè)圖中，兩個(gè)P溝道MOSFET配置為源極背靠背連接。

在第二張圖中，可以看到兩個(gè)N溝道MOSFET連接在其源極上，以實(shí)現(xiàn)BPS設(shè)計(jì)。

在第三種配置中，顯示兩個(gè)N溝道MOSFET連接到漏極，以執(zhí)行預(yù)期的雙向?qū)ā?/p>

基本功能細(xì)節(jié)

讓我們以第二種配置為例，其中MOSFET與其源極背靠背連接，假設(shè)正電壓從“A”施加，負(fù)電壓施加到“B”，如下所示：

在這種情況下，我們可以看到，當(dāng)施加?xùn)艠O電壓時(shí)，允許來自“A”的電流流過左側(cè)MOSFET，然后流過右側(cè)MOSFET的內(nèi)部正向偏置二極管D2，最后導(dǎo)通在點(diǎn)“B”處完成。

當(dāng)電壓極性從“B”反轉(zhuǎn)為“A”時(shí)，MOSFET及其內(nèi)部二極管會(huì)翻轉(zhuǎn)其位置，如下圖所示：

在上述情況下，BPS的右側(cè)MOSFET與D1（左側(cè)MOSFET的內(nèi)部體二極管）一起打開，以實(shí)現(xiàn)從“B”到“A”的傳導(dǎo)。