什么是雙向開關

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

由于它能夠雙向傳導，因此可以將雙向開關進行比較并符號化為普通的ON/OFF開關，如下所示：

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

BPS 的最佳應用示例可以在所有基于 MOSFET 的商用 SSR 設計中看到。

特性

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

的四象限開/關圖如下所示。

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

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

BPS 應具備的主要功能

雙向開關設備必須具有高度適應性，以實現(xiàn)從兩側(cè)輕松快速地傳導電源，即跨越 A 到 B 和 B 到 A。

當用于直流應用時，BPS必須表現(xiàn)出最小的導通電阻（Ron），以改善負載的電壓調(diào)節(jié)。

BPS 系統(tǒng)必須配備適當?shù)?a href="http://m.1cnz.cn/tags/保護電路/" target="_blank">保護電路，以承受極性變化期間或相對較高的環(huán)境溫度條件下突然出現(xiàn)的浪涌電流。

雙向開關結(jié)構(gòu)

雙向開關是通過將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的三種基本方法。

在第一個圖中，兩個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N溝道MOSFET連接在其源極上，以實現(xiàn)BPS設計。

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

基本功能細節(jié)

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

在這種情況下，我們可以看到，當施加柵極電壓時，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，最后導通在點“B”處完成。

當電壓極性從“B”反轉(zhuǎn)為“A”時，MOSFET及其內(nèi)部二極管會翻轉(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，以實現(xiàn)從“B”到“A”的傳導。