在这篇文章中，我们了解了MOSFET双向电源开关，它可以用于在两个点上双向操作负载。这是简单地通过连接两个n沟道，或p沟道mosfet与指定的电压线背对背串联。
什么是双向开关
双向电源开关(BPS)是一种有源设备mosfet和igbt，通电时允许电流双向流动，断电时阻止电压双向流动。
由于双向开关能够双向传导，因此可以将双向开关进行比较，并将其符号化为普通开关开/关开关如下所示:
在这里，我们可以看到在开关的“a”处施加了一个正电压，在“B”处施加了一个负电位，这使得电流通过“a”流到“B”。只要简单地改变电压极性，这个动作就可以逆转。也就是说，BPS的“A”和“B”点可以用作可互换的输入/输出端子。
BPS的最佳应用实例可以在所有基于MOSFET的商业中看到SSR的设计．
特征
在电力电子，双向开关(BPS)的特性定义为一种四象限开关，在on状态下能传导正电流或负电流，在off状态下也能阻断正电流或负电流。BPS的四象限开/关图如下所示。
在上图中，象限用绿色表示，表示设备的ON状态，而不管电源电流或波形的极性如何。
在上图中，红色直线表示BPS器件处于OFF状态，无论电压或波形的极性如何，都绝对没有导通。
英伦管架有限公司应具备的主要特征
- 双向开关设备必须具有高度的适应性，以使从A到B和从B到A的两边容易和快速地进行功率传导。
- 当在直流应用中使用时，BPS必须显示最小的状态电阻(Ron)，以改善负载的电压调节。
- BPS系统必须配备适当的保护电路，以承受极性变化期间的突然冲击电流，或在相对较高的环境温度条件下。
双向交换机结构
双向开关是由mosfet或igbt背对背串联而成，如下图所示。
这里，我们可以看到三种基本方法，通过它们可以配置双向交换机。
在第一个图中，两个p沟道mosfet配置成它们的源背对背连接在一起。
在第二个图中，可以看到两个n沟道mosfet通过它们的源连接来实现BPS设计。
在第三种配置中，两个n沟道mosfet显示连接的漏极对漏极，用于执行预期的双向导通。
基本功能的细节
让我们以第二种配置为例，其中mosfet与它们的源背对背连接，让我们想象正电压从“A”施加到“B”，如下所示:
在这种情况下，我们可以看到，当施加栅极电压时，来自“A”的电流被允许流过左侧MOSFET，然后通过右侧MOSFET的内部正向偏置二极管D2，最后在“B”点导通完成。
当电压极性从“B”反转到“A”时，mosfet及其内部二极管将其位置翻转，如下图所示:
在上述情况下，BPS的右侧MOSFET与左侧MOSFET的内体二极管D1一起开关ON，使从“B”导至“A”。
制作离散双向开关
现在，让我们学习如何使用离散组件为预期的双向切换应用程序构建双向开关。
下图显示了使用p沟道mosfet的基本BPS实现:
使用p沟道场效应管
当A点为正时，左侧体二极管向前偏置并导通，随后右侧p-MOSFET在B点完成导通。
当点“B”是正数时，相对的各自成分成为有效的传导。
低n沟道MOSFET通过适当的ON/OFF门指令控制BPS器件的ON/OFF状态。
电阻和电容保护BPS设备免受可能的冲击电流。
然而，使用p沟道MOSFET从来都不是实现BPS的理想方式因为它们的RDSon很高．因此，与基于n通道的BPS设计相比，这可能需要更大、更昂贵的设备来补偿热量和其他相关的低效率。
使用N沟道mosfet
在下一个设计中，我们看到了使用N沟道MOSFET实现BPS电路的理想方法。
在这种离散双向开关电路中，使用背靠背连接的N通道MOSFET。这种方法需要一个外部驱动电路，以便于从A到B和反向的双向功率传导。
肖特基二极管BA159用于将A和B的电源复用来激活电荷泵电路，以便电荷泵能够为n沟道mosfet产生必要的打开电压。
电荷泵可以用一个标准来建造电压放大器电路还是一个小的升压开关环行
3.3 V用于为电荷泵提供最佳电源，而肖特基二极管直接从各自的输入(A/B)获得栅极电压，即使输入电源低至6v。这6v然后由MOSFET门的电荷ump加倍。
低n沟道MOSFET用于控制双向开关的ON/OFF开关，按所需规格。
与前面讨论的p沟道相比，使用n沟道MOSFET的唯一缺点是这些额外的组件可能会消耗PCB上额外的空间。然而，这一缺点被低R(on)的mosfet和高效率的传导和低成本的小型mosfet所抵消。
也就是说，这种设计也不能提供任何有效的防止过热的保护，因此超大的设备可以考虑用于高功率的应用。
结论
双向开关可以很容易地使用一对背靠背连接的mosfet。这些开关可以实现许多不同的应用，需要负载的双向切换，例如来自交流源。
引用:
嗨,Swagatam
我是电路初学者。在你的最后一个数字中，
为什么二极管和电阻并联在2个场效应晶体管之间?
谢谢。
嗨，Tommy, 12v齐纳确保门电压永远不会超过这个值，不管门电源输入值。10K电阻使mosfet的栅极参考地，并确保栅极永远不会处于浮动状态，这是所有N通道mosfet的推荐做法。
谢谢你的回答，我还有一个问题。
如果电源A和电源B是相同的直流电源，如短路，如何确定A和B之间的流向(极性)，我也不是很了解肖特基和电荷泵的关系。
如果你对两个A/B点使用相同的直流源，那就没有意义了。要使电流流动，A和B必须极性相反，且具有串联负载，否则电流不能流动。
肖特基二极管从A点和B点获得电压，并将它们馈送到场效应晶体管的栅极。如果A和B电压降至9V或6V以下，电荷泵就会打开并将电压提升到更高的水平，这样mosfet栅极就可以接收到最佳的驱动电压。这两个选项都是可选的，可以用定制的gate feed替换。
这是一个很好的解释，但是通过背靠背mosfet的电流路径是错误的。把另一个mosfet的原因第一个,而不是只是一个二极管,是能够阻止反向电流,同时最小化切换损失,因为这身体寄生二极管几乎总是有正电压时,将电流在source-drain路径,即使不打开mosfet。
正如你在回复评论时所说，开关损耗确实可以忽略不计。但这是因为两个mosfet同时导电，而且根据电流流动方向，其中一个正向偏置二极管总是被导电通道绕过。
谢谢，但是我看不出电流路径有任何错误，因为电流总是通过二极管的最简单路径，并防止反向偏置mosfet导电。我建议使用外部二极管，而不是依靠身体二极管。
一个已经导电的(打开的)mosfet在两个方向的导电没有问题，因为它不像一个二极管，而是一个电阻器。源漏路径要么在开启时传导良好(取决于设备的RDSon)，要么在mosfet未开启时传导通过二极管。二极管将只是防止电压超过一个危险的负值的漏极参考源，仅此而已。
在设计中依赖于体二极管通常不是一个坏的做法。它们是相当重的负荷，特别是在功率mosfet中，通常与mosfet本身具有相同的额定值。
是的，这是正确的，但二极管正向偏置将提供一个更好的自由路径的电流，因此电流忽略MOSFET，并采取更容易的路径通过二极管。如果你并联一个电阻和一个二极管，电流将通过二极管而不是电阻。
当然，那是正确的。除非电阻器在毫欧姆范围内为一个较低的电压功率mosfet，这意味着几十安培需要流动(如果数据表允许)，以创建一个显著的下降足以使二极管打开并开始导电。
但谁会希望他们的饱和mosfet产生这样的压降呢？
亲爱的Swagatam,
我非常感谢你对细节的关注。在我问谷歌之前，我通常来这里寻找答案。我知道你也是个发明家，所以我假设你对专利申请也有点熟悉。
现在，我正试图比较两份专利申请，每一份都披露了使用双向开关的电路。然而，我只是一名机械工程师，因此我对此类电路的知识相当初级。我想知道你是否能帮我找出电路之间的区别，也许能帮我理解它们。作为回报，我很乐意为您当前和/或未来的项目之一捐款。
先谢谢你
致以最亲切的问候
谢谢你的赞美，塞尔克，非常感谢!
如果你可以通过任何在线免费图像托管网站把图片发给我，那么我可能就可以查看它们并试图找出答案。
只需上传图像到任何免费的图像托管网站，并在这里提供链接!
如果在我力所能及的范围内，我一定会为你解决的!
亲爱的Swagatam,
谢谢你的回复。目前，我似乎设法自己解决了这个问题。如果我遇到其他问题，如果你不介意的话，我会再来找你。
顺致敬意，
没问题，塞尔库克，祝你一切顺利！
非常有用，我在做一个电压数据记录器。我需要切换进/出一对电阻，以调整衰减的电压分压器产生+/-5V从任意电压到ADC(通过精密整流器)。这解决了我的开关问题。
这些年来，我从你们的帖子中找到了很多有用的想法
谢谢你的辛勤工作。
谢谢你，很高兴你发现这篇文章很有帮助！如果您还有任何问题，请告诉我！
我有一个继电器电路，触点必须与线圈驱动电路（包括接地）隔离。我用13个机械继电器每秒400次同时切换三个不同的直流电源，并且必须保持电源两侧隔离。我喜欢MOSFET作为开关的想法，但还没有弄明白如何将栅极电源接地与源接地隔离。有什么想法吗？
你可以尝试下一篇文章中解释的最后一个概念来解决这个查询:
//www.addme-blog.com/solid-state-relay-ssr-circuit-using-mosfets/
伟大的网站为初学者和专业人士。一个问题:如果我们有炉子和烘干机，但我们的电线不够让它们同时工作。你能建议一个电路或组件，将切断电源的炉子时，烘干机工作，反之亦然??换句话说，只允许两个设备中的一个在任何时候工作??顺便说一下，它们都使用三相电源。谢谢。
谢谢你喜欢这个网站，你可以简单地做它与继电器，这将使你手动改变从一个负载到另一个…
嗨，斯瓦加坦，
已经谢谢你的信息了！就一个简单的问题。该设置是否确保FET的SOA（安全操作区域）？如果没有，我们如何才能做到这一点？
我们面临着相当大的涌流，需要保护。
嗨，Mart, SOA取决于您对mosfet的选择。如果您确保设备的SOA按照电路的输入输出规格进行了适当的额定，那么一切都会很好....
在MOSFET的体二极管会导致两个方向的电压下降吗?
电压降可以忽略不计……
嗨Swagatam,
在我的交流负载调光电路中，使用共源n通道mosfet配置来计算共源n通道mosfet的开关损耗。
我找不到任何文件如何计算切换损失。
请让我知道你的意见
Hi Shubham，开关损耗将通过耗散，RDSon的MOSFET和内部二极管的正向电压降规范....这些可以用标准公式计算出来。
嗨，斯瓦加坦，
im通过PWM信号开关mosfet，并且ON和OFF时间不是固定的，所以我考虑DC在25%，50%，75%和100%的频率为1Khz。im使用上述组合使用n通道MOSFET与高侧驱动
所以如果我这样考虑标准公式，它将不适用于我的设计。
Psw-H = 1/2 X Vin X Io X (tr +tf) X fsw
如果我错了，请纠正我。
请让我知道你的意见。
谢谢,
Shubham。
Hi Shubham，上面解释的双向开关不包括高边或低边mosfet在h桥，所以我认为提到的公式可能与这个概念无关。
不要担心，我有官方许可从ti.com引用他们的概念与一个链接回来。Ti.com允许博客作者用适当的参考资料来推广他们的数据表和应用程序。
我希望这能回答你的问题。
这是真的;然而，你没有在你的参考文献中包括应用说明，也没有在你所摘取的每张图片中包括来源。事实上，你做了相反的事——添加你自己的水印意味着你创建了图像，而你并没有。即使是编辑过的，你也必须承认是真实的来源。否则，那就是剽窃，朋友。
你想怎么争论都行，但这些都是毫无根据的。可能是你不知道水印的确切目的，它是为了确保图片不会被其他网站复制而没有信用。我在图片中间添加了水印，这样其他网站就不可能从这里复制了。
最好阅读前面评论中附上的完整截图。
你好Sawagatam,
谢谢您的回复。我们将尝试更新相同的内容。
你好Swagatam,
你好…！
我们使用双向N通道Mosfet与公共源配置。我们在降压变换器电路中使用这些。我们面临的问题是，当电流增加到15A直流时，左侧n沟道Mosfet会被加热更多。如果你需要我提供的任何细节，请告诉我。
你好，Rachit，你试过正常操作设备像一个简单的双向开关，负载15安培吗?请在没有降压转换器的情况下正常试用它，如果它工作没有问题，那么问题可能是降压转换器电路和相关的电感规格。
嗨，斯瓦加坦，
关于你的硅双向开关，你的“传导路径”图对理解正在发生的事情非常有用。我有一个评论:一个打开的场效应管将反向通过场效应管本身，当关闭它将只通过体二极管。当打开时(就像它的孪生打开时一样)，首选通常是通过FET，因为它的电阻将呈现一个远低于体二极管的电压降。你们的图表应该能显示出来。
另外，也没有p通道共漏图(尽管n通道有共漏和共源)。我在其他地方也没见过这种配置。这有什么原因吗?它会工作吗?
谢谢欧文，体二极管连接反向漏/源极性的FET，所以如果FET是导电的将意味着体二极管是反向偏置，所以它永远不能导电。P通道MOSFET也可以使用稍微不同的配置，但是P通道很少作为开关，因为它们的高RDSon和低效率的响应高电流。
谢谢您的回复。
我所关注的是通过体二极管传导的FET(在“基本功能细节”下的当前流程图中的FET2)。FET2(与FET1同时开启)的电阻为毫欧。从我所读到的，一个FET通道可以在两个方向进行，如果是这样的话，通过通道的电压降将低于通过体二极管的电压降。就像我理解同步整流器的工作方式一样。
（对不起，我没有处理太多的场效应晶体管，所以我只讨论“互联网信息”）
因此，当“硅双向开关”是“开”时，它看起来是一个毫欧姆电阻，而不是一个二极管串联毫欧姆电阻?
对不起，我还没有研究过MOSFET的这方面。如果是这样，那么什么是需要“保护”体二极管，因为MOSFET将容易绕过反向电流也?在我看来，当正极应用于栅极/源极时，电流不能从源极流向漏极。
真的，斯瓦塔姆先生，请调查这方面并让我们知道。我真的在
在直接传导期间(两个mosfet ON)电流不流过体二极管。否则，你会在输入和输出之间得到0.6 - 0.9 V的下降!
这种下降是可以忽略不计的，也是可以接受的。电流将总是采取更容易的过程，那是通过正向偏置二极管。