驅(qū)動多個固態(tài)繼電器的單個振蕩器

　普通的機(jī)電式繼電器具有低成本和低導(dǎo)通電阻的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)常用于大負(fù)載電流的通斷切換，以及不需要按比例控制負(fù)載電流或電壓的情況。低成本和低導(dǎo)通電阻是它們在工業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用的主要原因。另外，一只繼電器可以用于低電壓電子控制下交流大電壓的切換，因?yàn)榭刂齐娐泛拓?fù)載電路之間具有高度的隔離能力。

　　然而，盡管繼電器技術(shù)已很成熟，性能也很可靠，但繼電器畢竟是機(jī)械裝置，容易磨損和出現(xiàn)其它故障。繼電器觸點(diǎn)的電氣耐久性限制了開關(guān)次數(shù)。當(dāng)一個繼電器觸點(diǎn)打開時，感性負(fù)載中的電流中斷會產(chǎn)生火花，使觸點(diǎn)的性能惡化。當(dāng)切換大電流時，繼電器可能會縮短使用壽命，一般它們的開關(guān)次數(shù)也只有10萬次。

　　串聯(lián)的一對MOSFET可以替代普通繼電器，作為交流電路中的一個觸點(diǎn)（圖1）。一對IRF530器件可以在高達(dá)±100V的峰值電壓下的電路中作負(fù)載切換。IC₁是一個不穩(wěn)定振蕩器，它是建立在著名的555定時器上的，提供一個方波電壓源驅(qū)動MOSFET對的柵極。電阻器R₁和R₂為定時電容器C₁提供充、放電路徑。555的輸出級可以提供和吸收幾十毫安電流，并足以提供驅(qū)動10級同時開關(guān)柵極的電流（每個最大消耗電流為5 mA）；555 的輸出在最大0.75V的接通狀態(tài)電壓下最大可吸收50 mA電流。555的輸出驅(qū)動一個分布式總線，為一組脈沖變壓器T₁和T₂提供能量。電容器C₃與變壓器初級串聯(lián)，消除了會出現(xiàn)在繞組上的直流偏移電壓。

　　變壓器的選擇并不重要，所有能夠?yàn)镸OSFET提供柵極電壓并保持安全的電壓隔離水平的鐵氧體磁芯脈沖變壓器都可以用在電路中。例如，可以用C&D技術(shù)公司的76601/3，它在初級電感為219mH下提供1:1的匝數(shù)比，并有500V的直流匝間隔離。

　　一個控制信號加在通用NPN開關(guān)晶體管Q₃的基極，使集電極電流流經(jīng)其相應(yīng)變壓器的初級。二極管D₂提供一個通過繞組的反向電流路徑。在次級端，二極管D₁對次級電壓作整流，并對電容器C₄充電，電容器將整流電壓進(jìn)行濾波，提高噪聲抑制能力，降低MOSFET柵極上的電壓波動。去掉控制信號就可以關(guān)斷Q₁和Q₂。電阻器R₃為C₄提供一個放電通道，使MOSFET在大約3 ms 內(nèi)關(guān)斷。為了實(shí)現(xiàn)快速關(guān)斷，可以降低C₄或R₃的值，但相應(yīng)地會增加整流后柵極電壓的波動。

　　用兩只串聯(lián)的MOSFET可以實(shí)現(xiàn)通過管對的雙向交流導(dǎo)通。當(dāng)MOSFET關(guān)斷時，它們的寄生二極管反向串聯(lián)，因而不導(dǎo)通?？梢詮亩喾NMOSFET中選擇能符合應(yīng)用需求的MOSFET，但要確保加到Q₁和Q₂上的柵極電壓足以使兩個器件切換進(jìn)完全導(dǎo)通狀態(tài)。IRF530的柵極閾值電壓為3V，但加上10V的柵/源電壓可以確保有低的導(dǎo)通電阻。可以通過改變變壓器的匝數(shù)比或IC₁電源電壓（在額定4.5 V ~ 16 V之間）的方法，調(diào)整柵/源電壓