在此帖子中，我们了解MOSFET双向电源开关，可用于双向操作两个点的负载。这简单地通过将两个n沟道或P沟道MOSFET连接回串联，与指定的电压线连接。
什么是双向开关
双向电源开关(BPS)是一种有源设备MOSFET或IGBTS.，这允许在电源开启时双向电流的双向流动，并在断电时阻止电压的双向流动。
由于它能够通过两种方式进行，因此可以将双向开关进行比较和象征为正常开/关开关如下所示:
这里，我们可以看到在开关的点“a”处施加正电压，并且在点“b”时施加负电位，这允许电流跨越“a”到“b”。通过简单地改变电压极性，可以反转动作。意思是，BPS的点“A”和“B”可用作可互换的输入/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设计．
特征
在电力电子，双向开关（BPS）的特性定义为具有在接通状态下传导正电流或负电流的四象限开关，并且还可以在关闭状态下堵塞正或负电流。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。
主要特色BPS应该有
- 双向开关装置必须高度适应，以便能够轻松快速地从两侧的电源传导，即通过A到B和B到A.
- 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，以在极性变化中或在相对高的环境温度条件下承受突然的冲击电流。
双向开关结构
双向开关是由mosfet或igbt背对背串联而成，如下图所示。
在这里，我们可以引用三种基本方法，通过该方法可以配置双向开关。
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及其内部二极管翻转其位置，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
现在让我们了解如何使用离散组件来建立双向开关，以实现预期的双向交换应用。
下图显示了使用P沟道MOSFET的基本BPS实现：
使用P沟道MOSFET
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。
下部N通道MOSFET通过适当的开/关栅极命令控制BPS设备的开/关状态。
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的理想方式由于他们的高rdson．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
在接下来的设计中，我们看到了使用n沟道mosfet实现BPS电路的理想方法。
在这个离散的双向开关电路中，使用背靠背连接的n -香奈儿mosfet。这种方法需要一个外部驱动电路，以方便从A到B和反向的双向功率传导。
肖特基二极管BA159用于从A和B中复用供应，以激活电荷泵电路，使得电荷泵能够为N沟道MOSFET产生必要的量导通电压。
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。
下部N沟道MOSFET用于根据所需规格控制双向开关的开/关切换。
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
双向开关可以使用返回返回连接的MOSFET非常容易地构建。这些开关可以用于许多不同的应用程序，该应用程序需要载荷的双向切换，例如来自AC源。
引用:
嗨,Swagatam
我是电路初学者。在你最后的形象中，
为什么有2个MOSFET之间并行的二极管和电阻？
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。
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什么问题，因为电流总是通过二极管的最容易的路径，防止反向偏置mosfet导电。我建议使用外部二极管，而不是依赖于体二极管。
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。
在设计中依赖于二极管体通常不是坏做法。它们是相当重的负荷，特别是在功率mosfet中，通常具有与mosfet本身相同的评级。
是的，这是正确的，但前向偏置的二极管将为电流提供更好的自由路径，以便电流忽略MOSFET并采取更容易的路径通过二极管。如果连接电阻和并联的二极管，则电流将通过二极管而不是电阻。
当然，这是正确的。除非电阻在较低电压功率MOSFET中的毫米范围内，否则意味着数十种放大器需要流动（如果数据表允许该）以创建足够大的跌幅以使二极管打开并开始导通。
但谁会希望他们的饱和mosfet产生这样的下降呢?
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，我正在尝试使用双向开关比较两个专利申请，每个专利申请揭示电路。然而，我只是一名机械工程师，因此我对这种电路的了解是相当长的。我想知道你是否会试图帮助我弄清楚电路之间的差异，也许可以帮助我理解它们。作为回报，我很乐意捐赠给您当前和/或未来的项目之一。
先感谢您
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!
如果它在我的范围内，我肯定会试图为你解决它！
亲爱的Swagatam，
谢谢您的回复。目前，我似乎可以自己解决问题。如果我遇到进一步的问题，如果你不介意，我会回复你。
致以最亲切的问候。
没问题塞尔克，祝你一切顺利!
非常有帮助 - 我正在构建电压数据记录器。我需要切换进出几个电阻以调节分压器的衰减，以从任意电压产生+/- 5V进入ADC（通过精密整流器）。这刚刚解决了我的转换问题。
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，很高兴你觉得这个帖子有用!如果你还有任何问题，请告诉我!
我有一个继电器电路，触点必须与线圈驱动电路隔离，包括地。我用13个机械继电器每秒400次同时开关3个不同的直流电源，并且必须保持电源两边的隔离。我喜欢mosfet作为开关的想法，但还没有弄清楚如何保持栅极电源与源电源隔离。任何想法吗?
您可以尝试解决以下文章中解释的最后一个概念，以解决查询：
https://www.homemade-circules.com/solid-state-relay-ssr-circuit-using-mosfets/
初学者和专业的伟大网站。一个问题：如果我们有炉子和烘干机，但我们的电线不足以同时工作。你可以建议当烘干机工作时会从电源中切割炉子的电路或部件，反之亦然？换句话说，只允许两个家用电器中的一个在任何时间工作？顺便说一下，他们都使用3个关机。谢谢。
谢谢您喜欢本网站，您可以简单地使用继电器，这将使您可以从一个负载到另一个负载的手动更改...
嗨Swagatam，
感谢您提供的信息!就一个小问题。这个设置是否确保了FET的SOA(安全操作区域)?如果没有，我们如何做到这一点?
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....
MOSFET中的身体二极管是否会导致两个方向上的电压下降？
可忽略的电压下降......
嗨Swagatam，
如何在COM负载调光电路中使用公共源N通道MOSFET配置计算公共源配置IM中MOSFET的开关丢失。
我无法找到任何文档如何计算切换丢失。
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Swagatam，
我通过PWM信号切换MOSFET，ON和OFF时间未固定，因此我认为DC为25％，50％，75％和100％，频率为1kHz。使用高侧驱动的N通道MOSFET使用如上所述的组合
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。
请让我知道你的评论。
谢谢,
Shubham。
嗨Shubham，上述解释的双向开关不包含H-Bridge中的高侧或低侧MOSFET，因此我认为该公式可能与这一概念无关。
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。
你可以尽可能多地争辩，但所有这些都是毫无毫无意义的。可能是您不知道水标记的确切目的是确保图像不会被其他网站复制，而无需信用。我在图像中间添加了我的水印，以便从这里复制到其他网站不可能。
更好地阅读上一个注释中附加的整个屏幕截图。
你好Sawagatam,
谢谢您的回复。我们将尝试更新相同的内容。
你好Swagatam,
问候…!
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Swagatam，
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。
此外，P沟道公共漏极的图表没有图表（尽管N沟道具有共漏和公共源）。我还没有看到其他任何地方的这种配置。是否有一个原因？它会起作用吗？
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。
我在倾斜的是FET是通过体二极管（在当前流程图中的FET2在'基本功能细节'）上进行的FET）。FET2（与FET1同时打开）将具有毫米欧姆的电阻。从我读取的是，FET通道可以在两个方向上进行，并且如果是这种情况，则通道上的电压降低于体二极管的电压降。与我理解一个同义整流器的方式相同。
(抱歉，我没怎么处理过fet，所以我只会浏览“网络信息”)
因此，当“硅双向开关”是“开启”时，它似乎是毫在电阻器，而不是用毫欧姆电阻串联的二极管出现的二极管？
对不起，我尚未调查MOSFET的这个方面。如果是这种情况，那么需要什么是“保护”体二极管，因为MOSFET也很容易绕过反向电流？在我看来，当跨门/源施加正的阳性时，电流不能从源流到漏极。
真正的SWAGATAM，请调查该方面并让我们知道。我真的跟着
在直接传导（MOSFET上）期间，电流不会流过体二极管。否则，您会在进出之间获得0.6 - 0.9 V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。