在沟通电源里，电压有时为正有时为负。关于不常常运用双向可控硅的规划人员来说，「负电压」或许听起来很古怪，因为世界上不或许存在选用负电压作业的集成电路。但是，在某些运用，选用负输出驱动双向可控硅更为适宜。
在沟通电源里，电压有时为正有时为负。关于不常常运用双向可控硅的规划人员来说，「负电压」或许听起来很古怪，因为世界上不或许存在选用负电压作业的集成电路。但是，正如本文所述，从正输出驱动双向可控硅仅需简略的解决计划即可，但在某些时分，选用负输出驱动双向可控硅更为适宜。
正负电源供给原理
假如功率半导体组件只能经过电源进行操控，其驱动参阅点与市电（线路或中性端子）衔接时，一般需求运用非绝缘电源。例如，触发双向可控硅、ACST、ACS或可控硅整流器（SCR）等沟通开关的状况。这些组件均由栅极电流进行操控。该栅极电流只能施加在栅极针脚上，并在栅极和沟通开关参阅端子之间循环活动，其间参阅端子指可控硅整流器的阴极（K）、双向可控硅的A1或ACST和ACS的COM。因为沟通开关操控电路和其电源只能衔接到组件参阅端子（回联机电压），因而须运用非绝缘电源。
有两种办法将该驱动参阅点与非绝缘电源衔接：
计划1：将操控电路接地（VSS）与驱动参阅点衔接。
计划2：将操控电路电源电压（VDD）与驱动参阅点衔接。
因为开关驱动参阅点也是零电压点（VSS），因而图1a所示的计划1最常用。因为电源电压（VDD）实践高于市电端子电势（线路或中性），且电源端子电势与驱动参阅点（VSS）衔接，因而，此种拓扑称为正电压。假如电源为5V，则VDD比市电参阅点（图1a示例中的中性端子）高5V。如下文所述，该拓扑结构仅可直接与规范双向可控硅和可控硅整流器一同运用，而不能与非规范双向可控硅、ACS和ACST一同运用。但依据本文结束所述，运用者可进行某些简略修改来操控一切正电压的组件。
图1 电源极性界说。
图1b所示的计划2称为负电压。电源电压参阅点（VSS）实践低于与市电参阅点衔接的A1或COM。假如电源为5V，则VSS比线路参阅点低5V，或与线路相比为–5V。依据下文所述，该拓扑结构可与一切双向可控硅、ACS和ACST一同运用，但不能与可控硅整流器一同运用。
电源输出极性与沟通开关技能的一致性
为敞开双极器材等沟通开关，有必要在开关栅极针脚（G）和驱动参阅端子之间施加栅极电流。然后会呈现几种状况。
．关于可控硅整流器，该栅极电流有必要为正（从G向K活动）。
．关于双向可控硅和ACST，该栅极电流可为正也可为负（取决于施加给组件的电压）。
．关于ACS，该栅极电流有必要为负（从COM向G活动）。
选用正电压很简略驱动可控硅整流器。假如阴极与VSS相连，如图1a所示，当操控电路（一般是一个微操控器）输出针脚处于较高电平常，电流来源于可控硅整流器的栅极。另一方面，直接驱动ACS需求负电源，如图1b所示。因而，当操控电路输出针脚处于较低电平常，电流应来自可控硅整流器的栅极。
关于双向可控硅、ACS和ACST，可依据敞开前组件的栅极电流极性和电压极性界说四个触发象限。当栅极电流来源于栅极时，其可视为正电流。当电压与驱动参阅点有关时，电压可视为正电压。不同的象限别离为
．象限一：正栅极电流和正电压。
．象限二：负栅极电流和正电压。
．象限三：负栅极电流和负电压。
．象限四：正栅极电流和负电压。
依据双向可控硅、ACS和ACST组件技能，这些组件可在每个象限中触发或仅可在某些象限中触发。关于可控硅整流器，因为仅正栅极电流才可敞开组件，且仅在其阳极和阴极端子上施加正电压时才可敞开，这些组件一般不考虑触发象限。
表1显现了不同组件技能适用的不同象限，而且列出了构成直接驱动电路的电源极性一致性，如表1所示。可看出负电源适用于一切沟通开关技能，但可控硅整流器在外。因为负输出答应运用任何其他技能更改某一零件号，因而选用负输出成为首选。
电源拓扑结构易对输出极性发生影响
假如微操控器（MCU）供给正电压并选用微处理器触发第三象限的双向可控硅、ACST或ACS，就会呈现问题。如表1所示，在这种状况下的确不能进行直接操控。此外，开关电源（SMPS）常常用于习惯不同的待机功耗指令或规范。因为具有正输出的开关电源是低输出电流脱机转换器最常用的拓扑结构，因而首要依据降压转换器的选型来进行开关电源的选型。
但在许多运用中仅须操控沟通开关，因而应施加负电压。而降压-升压转换器答应负输出。这种拓扑结构与降压转换器相同易于完成。此外，关于降压-升压转换器，因为其要求运用降压拓扑结构，因而不需求添加输出负载电阻或输出稳压管。实践上，关于降压，输出电容器在每次MOSFET接通期间都会充电，然后在无负载或较小负载的状况下导致输出过高。
降压-升压转换器的功率及最大输出电流应低于降压转换器，而输出电容器应大于降压转换器。实践上，关于降压转换器，一切电感电流都为输出电容器充电，而关于降压-升压转换器，电感电流则仅在续流期间为输出电容器充电。但230V的沟通/12V直流转换器占空比较低，且降压和降压-升压功能之间的差异不大。
假如两个拓扑结构配有相同的电抗组件，那么它们的功率相似。
尽管带有负输出的开关电源可供运用，但咱们仍将正输出作为首选。在待机形式下，正输出的功率耗费更低。实践上，咱们发现正线性稳压器的内部功耗在50μA范围内，而负稳压器的一般功耗约为2mA。
这种静态电流极大影响了开关电源的待机功耗。选用正输出的另一原因在于3.3V微操控器的广泛推行，但却很难找到功耗较低的准确3.3V负稳压器。
因而，应选用图2的暗示图，将负电源的优势和正稳压器的优势结合起来。在该暗示图中，意法半导体旗下ST715M33R正稳压器的最大静态电流为5.5μA，用于显现「负」15V输出供给的3.3V电源完成状况，而该「负」15V输出能够来自运用VIPer06电路的降压-升压转换器或反驰式电源转换器（Flyback Converter）。这样，微操控器便可削弱来自T1635T-8双向可控硅、T系列第三象限组件的电流。
图2 用于双向可控硅操控电路负电压的正稳压器。
调整栅极电路 正电压成为新挑选
除了挑选电源拓扑结构外，还有其他原因需求运用正电源。例如，传感器与市电电源衔接的运用状况。这样可对某些特定电气参数进行监测。例如，关于通用马达设备，一般咱们会与沟通开关串联添加一个分流电阻器来感知负载电流，然后完成速度或扭矩（Torque）的死循环操控。在电能计量运用中，为核算电网中的能量损耗有必要丈量市电电源电压。
因为感知分路电流或线路电压添加状况下的电压添加好像愈加合理，因而咱们会选用传统办法对电路施加正电压。此类办法还适用于负电压。因而，咱们对微操控器的固件逻辑进行调整，将此逆向丈量办法考虑在内。
假如清晰挑选了正电压，咱们仍有计划来驱动第三象限的双向可控硅、ACS或ACST。如图3a所示，一种解决计划是与栅极电阻器（R1）简略并联添加一个电容器（C1），削弱来自双向可控硅栅极的电流。
图3 选用正电压的第三象限双向可控硅或ACS驱动电路。
该暗示图的作业原理如下：
．当微操控器I/O针脚处于高电平（VDD）时，电容器C1经过R1和双向可控硅栅极充电。因为第三象限的双向可控硅不能在第四象限触发，因而在端子A2和A1的电压为负时，该双向可控硅不会敞开（但假如榜首象限的电压为正，则能够敞开双向可控硅）。
．当C1电容器充满电后（向电压为5V的微操控器供电），栅极电流消失。
．当微操控器I/O针脚处于低电平（VSS）时，C1经过R1放电，为双向可控硅栅极供给负电流。假如第二象限或第三象限的端子电压为正或负，则可别离触发这两个象限的双向可控硅。在电容器C1放电前，电流一向为负。
图3b给出了图3a暗示图操控ACS器材（如本示例中的ACS108）特殊状况的变型。因为此类器材展现了COM和G端子之间的独自P-N节并能够阻挠一切从G流向COM的电流，因而添加D1二极管，用于在微操控器I/O针脚处于高电平常对C1电容器充电。
关于这两种暗示图，在微操控器I/O针脚施加迸发电压脉冲时，须施加栅极沟通电流。这种操控办法的优势在于，电容器会阻止重置或关闭形成微操控器损害时发生的直流电流，并进步运用的安全等级。
多种电源解决计划满意下降待机功耗需求
为满意待机功耗的不同规范，开关电源的运用越来越频频。一般人们运用带有正输出的电源，但当负电压满意各种沟通开关的条件时，负电压或许更为适宜。假如稳压器能下降待机功耗，首选正输出。一种解决计划是对电路进行调整，保证正稳压器可与负电压一同运用。另一种解决计划是在栅极电路内简略添加一个%&&&&&%器，保证即便在挑选正电源的状况下，也能下降双向可控硅栅极发生的电流。
（本文作者接任职于意法半导体 作者：Laurent Gonthier/Jan Dreser）
