采用两只MOSFET进行串联替代普通继电器实现应用

普通的机电式     继电器   具有低成本和低导通     电阻   的优点,经常用于大负载     电流   的通断切换,以及不需要按比例控制负载电流或电压的情况。低成本和低导通电阻是它们在工业中获得广泛应用的主要原因。另外,一只继电器可以用于低电压电子控制下交流大电压的切换,因为控制     电路   和负载电路之间具有高度的隔离能力。

然而,尽管继电器技术已很成熟,性能也很可靠,但继电器毕竟是     机械   装置,容易磨损和出现其它故障。继电器     触点   的电气耐久性限制了     开关   次数。当一个继电器触点打开时,感性负载中的电流中断会产生火花,使触点的性能恶化。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有10万次。

串联的一对     MOSFET   可以替代普通继电器,作为交流电路中的一个触点(图1)。一对I     RF   530器件可以在高达±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   ,它是建立在著名的555     定时器   上的,提供一个方波电压源驱动MOSFET对的栅极。     电阻器   R1和R2为定时     电容器   C1提供充、放电路径。555的输出级可以提供和吸收几十毫安电流,并足以提供驱动10级同时开关栅极的电流(每个最大消耗电流为5 mA);555 的输出在最大0.75V的接通状态电压下最大可吸收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提供能量。     电容   器C3与     变压器   初级串联,消除了会出现在绕组上的直流偏移电压。

 采用两只MOSFET进行串联替代普通继电器实现应用_设计制作_制造/封装

变压器的选择并不重要,所有能够为MOSFET提供栅极电压并保持安全的电压隔离水平的     铁氧体磁芯   脉冲变压器都可以用在电路中。例如,可以用C&D技术公司的76601/3,它在初级     电感   为219mH下提供1:1的匝数比,并有500V的直流匝间隔离。

一个控制信号加在通用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提供一个通过绕组的反向电流路径。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,提高噪声抑制能力,降低MOSFET栅极上的电压波动。去掉控制信号就可以关断Q1和Q2。电阻器R3为C4提供一个放电通道,使MOSFET在大约3 ms 内关断。为了实现快速关断,可以降低C4或R3的值,但相应地会增加整流后栅极电压的波动。

用两只串联的MOSFET可以实现通过管对的双向交流导通。当MOSFET关断时,它们的寄生二极管反向串联,因而不导通。可以从多种MOSFET中选择能符合应用需求的MOSFET,但要确保加到Q1和Q2上的栅极电压足以使两个器件切换进完全导通状态。IRF530的栅极     阈值电压   为3V,但加上10V的栅/源电压可以确保有低的导通电阻。可以通过改变变压器的匝数比或IC1电源电压(在额定4.5 V ~ 16 V之间)的方法调整栅/源电压。

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