一般的机电式继电器具有低成本和低导通电阻的长处,常常用于大负载电流的通断切换,以及不需要按份额操控负载电流或电压的状况。低成本和低导通电阻是它们在工业中取得广泛使用的主要原因。别的,一只继电器能够用于低电压电子操控下沟通大电压的切换,由于操控电路和负载电路之间具有高度的阻隔才能。
但是,虽然继电器技能已很老练,功能也很牢靠,但继电器毕竟是机械设备,简单磨损和呈现其它毛病。继电器触点的电气耐久性约束了开关次数。当一个继电器触点翻开时,理性负载中的电流中止会发生火花,使触点的功能恶化。当切换大电流时,继电器可能会缩短使用寿命,一般它们的开关次数也只要10万次。
串联的一对MOSFET能够代替一般继电器,作为沟通电路中的一个触点(图1)。一对IRF530器材能够在高达±100V的峰值电压下的电路中作负载切换。IC1是一个不稳定振荡器,它是建立在闻名的555守时器上的,供给一个方波电压源驱动MOSFET对的栅极。电阻器R1和R2为守时电容器C1供给充、放电途径。555的输出级能够供给和吸收几十毫安电流,并足以供给驱动10级一起开关栅极的电流(每个最大耗费电流为5 mA);555 的输出在最大0.75V的接通状况电压下最大可吸收50 mA电流。555的输出驱动一个分布式总线,为一组脉冲变压器T1和T2供给能量。电容器C3与变压器初级串联,消除了会呈现在绕组上的直流偏移电压。
变压器的挑选并不重要,一切能够为MOSFET供给栅极电压并坚持安全的电压阻隔水平的铁氧体磁芯脉冲变压器都能够用在电路中。例如,能够用C&D技能公司的76601/3,它在初级电感为219mH下供给1:1的匝数比,并有500V的直流匝间阻隔。
一个操控信号加在通用NPN开关晶体管Q3的基极,使集电极电流流经其相应变压器的初级。二极管D2供给一个经过绕组的反向电流途径。在次级端,二极管D1对次级电压作整流,并对电容器C4充电,电容器将整流电压进行滤波,进步噪声按捺才能,下降MOSFET栅极上的电压动摇。去掉操控信号就能够关断Q1和Q2。电阻器R3为C4供给一个放电通道,使MOSFET在大约3 ms 内关断。为了完成快速关断,能够下降C4或R3的值,但相应地会添加整流后栅极电压的动摇。
用两只串联的MOSFET能够完成经过管对的双向沟通导通。当MOSFET关断时,它们的寄生二极管反向串联,因此不导通。能够从多种MOSFET中挑选能契合使用需求的MOSFET,但要保证加到Q1和Q2上的栅极电压足以使两个器材切换进彻底导通状况。IRF530的栅极阈值电压为3V,但加上10V的栅/源电压能够保证有低的导通电阻。能够经过改动变压器的匝数比或IC1电源电压(在额外4.5 V ~ 16 V之间)的办法调整栅/源电压。
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