驅(qū)動(dòng)多個(gè)固態(tài)繼電器的單個(gè)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?cè)诠I(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(kāi)關(guān)次數(shù)。當(dāng)一個(gè)繼電器觸點(diǎn)打開(kāi)時(shí)，感性負(fù)載中的電流中斷會(huì)產(chǎn)生火花，使觸點(diǎn)的性能惡化。當(dāng)切換大電流時(shí)，繼電器可能會(huì)縮短使用壽命，一般它們的開(kāi)關(guān)次數(shù)也只有10萬(wàn)次。

　　串聯(lián)的一對(duì)MOSFET可以替代普通繼電器，作為交流電路中的一個(gè)觸點(diǎn)（圖1）。一對(duì)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(gè)不穩(wěn)定振蕩器，它是建立在著名的555定時(shí)器上的，提供一個(gè)方波電壓源驅(qū)動(dòng)MOSFET對(duì)的柵極。電阻器R₁和R₂為定時(shí)電容器C₁提供充、放電路徑。555的輸出級(jí)可以提供和吸收幾十毫安電流，并足以提供驅(qū)動(dòng)10級(jí)同時(shí)開(kāi)關(guān)柵極的電流（每個(gè)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(dòng)一個(gè)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(jí)串聯(lián)，消除了會(huì)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(jí)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(gè)控制信號(hào)加在通用NPN開(kāi)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(jí)。二極管D₂提供一個(gè)通過(guò)繞組的反向電流路徑。在次級(jí)端，二極管D₁對(duì)次級(jí)電壓作整流，并對(duì)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(dòng)。去掉控制信號(hào)就可以關(guān)斷Q₁和Q₂。電阻器R₃為C₄提供一個(gè)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(huì)增加整流后柵極電壓的波動(dòng)。

　　用兩只串聯(lián)的MOSFET可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)管對(duì)的雙向交流導(dǎo)通。當(dāng)MOSFET關(guān)斷時(shí)，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(gè)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(guò)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