Yüksek ve Düşük taraf güç değişimi arasındaki fark nedir?


12

Yüksek ve düşük taraf anahtarlama arasında gerçek bir fark var mı?

varsayalım:

  • Anahtarlama bir nesnenin açma / kapama kontrolü içindir (My case RPi)
  • Baz / Kapı Vcc ve GND'ye sürülebilir

2
IO pinleri bağlı bir dijital cihazı değiştiriyorsanız, bu pinler başka bir toprak işlevi görebilir ve düşük taraf geçişi çalışmaz. Bu durumda, yüksek taraf anahtarlama veya tamponlara ihtiyacınız olacaktır.
geometrikal

Yanıtlar:


11

Tek gerçek fark zemin seviyesi ve mevcut maksimum akımdır:

  • Düşük taraf anahtarlama, iki alt devrenin farklı toprak seviyelerine sahip olacağı anlamına gelir çünkü anahtarlama elemanı (küçük) sıfır olmayan bir voltaj düşüşüne sahip olacaktır.
  • P-tipi (yüksek-taraf) anahtarlama elemanları genellikle N-tipi (düşük-taraf) anahtarlama elemanlarına göre daha yüksek bir dirence sahip olduğundan, yüksek taraf anahtarlama daha düşük bir maksimum akım sınırına sahip olacaktır.

25

Tabii ki bir fark var, aksi takdirde farklı isimlerle iki farklı yöntem olmazdı.

Yük, örneğin bir motor veya solenoid gibi yüzüyorsa, yüksek veya düşük taraftaki anahtarlama, yükte bir fark yaratmaz. Bunun nedeni, yüzen tanımıyla, düğümün sadece karşısındaki fark gerilimini "görür" ve ortak mod gerilimine tepki vermez.

Yüzen yükte bile, yüksek ve düşük taraf anahtarlama için sürüş devresindeki farklar önemli olabilir. Kural olarak, genellikle kontrol devresini çalıştıran güç kaynağının negatif tarafını topraklayın ve güç pozitif olur. Toprak negatif taraf olduğundan ve dünyanın geri kalanına bağlanmak için etkileşime girmemiz gerekebilecek diğer sinyaller bu toprağa atıfta bulunacağından, kontrol devresi de toprağa referanslıdır. Örneğin, 24 V'luk bir solenoid kullanıyor olsanız bile, PWM darbeleri üreten mikrodenetleyici 3,3 V'luk bir ray ve şasi tarafından güçlendirilecektir.

Kontrol devresi gücün (toprak) düşük tarafında yer aldığından, düşük yan anahtarların sürülmesi genellikle yüksek yan anahtarların sürülmesinden daha kolaydır. Bu nedenle, düşük veya yüksek tarafı değiştirmemizi umursamayan yüzer yük ile, genellikle düşük tarafı değiştiririz.

Düşük yan anahtar kullanmanın bir başka nedeni, yükün bir tarafının zaten kontrolümüz dışındaki pozitif kaynağa bağlanmış olmasıdır. Tek seçeneğimiz, yükü kapatmak için yükün alt tarafını yüzer halde bırakmak veya açmak için toprağa bağlamaktır. Genel sistem kablolamasını basitleştirmek için bazı yüklerin bir taraftaki güce önceden bağlanması uygun olabilir.

Bazı durumlarda yük önemser. Yükün bağlanması gereken başka toprak referanslı sinyalleri varsa, genellikle toprak düğümünü toprağa bağlı tutmanız gerekir. Bu durumda, beğenip beğenmediğinize göre pozitif gücü yüke değiştirmeniz gerekir. Yine, bu genellikle düşük bir yan anahtarı sürmekten daha karmaşıktır, ancak aşırı olmamak için önlemek için büyük uzunluklar gerektirir.

Düşük tarafı düşük taraf kontrol devresi ile değiştirirken, bir NPN transistör veya N kanal FET kullanmak istediğiniz oldukça açıktır. Ancak, yüksek bir yan anahtar ile daha fazla seçeneği göz önünde bulundurmanız gerekir. N kanal FET'leri genellikle anahtar olarak daha iyi özelliklere sahiptir, ancak birini kullanmak iki sorun sunar: Kapı, anahtarlama aralığı artı kapı açma / kapama aralığı üzerinde dönmelidir ve açıkken güç rayının üzerinde bir voltaja ihtiyaç duyar. Çoğu zaman bu şeyleri alabilen sürücü yongaları vardır, ancak hala sorunlar vardır.

AP kanalı FET'in geçişi daha kolaydır, çünkü geçit voltajının çoğu FET için güç voltajından sadece 10 V'a kadar daha az aralığa sahip olması gerekir. PNP transistörleri daha da kolay olabilir, çünkü bunları açmak için tabandan sadece bir miktar akım çekmeniz gerekir. Ancak, bunları hızlı bir şekilde kapatmak zor olabilir.

Bu nedenle, her zamanki gibi, evrensel bir cevap yoktur ve ödünleşmeler her uygulama için ayrı ayrı ele alınmalıdır.


Yüksek taraf için pull-up'lar kullanabilir ve H / L yerine Z / L arasında geçiş yapabilirsiniz
Alexander M

1
@Alex: Elbette, her biri kendi avantajları ve dezavantajları olan yüksek yan anahtarları sürmenin birçok yolu vardır. Yüksek taraftaki anahtarları kapatmak için pullup'larla ilgili bir sorun, bunların yavaşça kapanmasıdır. Örneğin, buck dönüştürücü gibi bir şey için ciddi bir sorun olabilir.
Olin Lathrop

@AlexanderM: Anahtarlama hızını göz ardı etseniz bile, genellikle yük voltajının MOSFET'in alabileceği maksimum Vds'nin altında olduğu (açık bir şekilde) ancak alabileceği maksimum Vgs'nin üstünde (ki çok daha düşük, örneğin, 100V MOSFET'te 20V), bu durumda yalnızca çekme direncinden daha fazlasına ihtiyacınız vardır: books.google.com/books?id=FSpC6yNyNWcC&pg=PA297
Fizz

Ayrıca, yüksek taraf anahtarlamalı PNP ile, özellikle sürücü mantık düzeyinde devre olduğunda jeelabs.org/2012/11/12/high- bazının
Fizz

@OlinLathrop, Harika açıklama için teşekkürler. DC motor kontrolü için bir düşük yan anahtar kullanırsak, Gerilim Geri Besleme devresi nasıl düzenlenir? Bir SCR sürücüsünde, V + ve V-veriyolunu alır ve uygun şekilde azaltarak (izole edilmiş, diferansiyel olarak güçlendirilmiş, hassas doğrultulmuş vb.) Voltaj geri besleme değerini alırız. Burada, V + tarafı her zaman tam kaynağa bağlıdır ve kontrol devrelerimiz toprağa referanslandığından, Gerilim geri besleme devresinin + ve ucu tam voltaj gösterirken, -ve düşük olduğunda -ve yüzer voltaj gösterecektir yan anahtar KAPALI, değil mi? Ne yapalım?
Vishal

6

İzole bir devre için, yüksek ve düşük taraf anahtarlama arasında büyük bir fark yoktur. Daha yüksek yük akımları için, düşük taraf yarı iletken anahtarları (örneğin NPN transistörleri ve N kanallı MOSFET'ler) genellikle yüksek taraf eşdeğerlerinden daha az kayıplıdır ve bu nedenle tercih edilir.

Bununla birlikte, devre kendi güç bağlantıları ile harici cihazlara bağlanırsa, bu bulanıklaşır. Bu harici cihazlar devreye güç kaynağıyla aynı toprak referansına bağlantı sağlarsa ve bunu açar ve kapatırsanız harici cihazlar toprağa alternatif bir yol sağlar, anahtarlamanız etkisiz olur ve bir şeye zarar verebilirsiniz yol boyunca uygun akım için derecelendirilmemiş.

Benzer şekilde, harici cihazlar, değiştirdiğiniz besleme ile aynı toprağa atıfta bulunulan bir V + kaynağı sağlıyorsa, harici voltajlı cihazlarla pozitif voltaj rayına tekrar istenmeyen güçlerle tekrar güç verebilirsiniz.


Ignacio'nun cevabını sadece ilk b / c kabul etti
Alexander M

3
@Alex: Soruyu sorduktan sadece 18 dakika sonra herhangi bir cevabı kabul edeceğinizi bilseydim, bir arka plana girmektense, bir tane yazmaktan rahatsız olmazdım. Gelecekte sormak istediğiniz soru için bunu aklımda tutacağım.
Olin Lathrop

Üzgünüm Olin. Cevaplarının Ignacio'nınkine çok benzediğini söylemeliydim . Bu da neden oldu
Alexander M

2
@AlexanderM: Bana benzemiyor. Olin, uygulamada önemli olan ve kabul ettiğiniz cevapta tamamen göz ardı edilen birçok ayrıntıyı ele aldı.
Fizz

1

Bir türden diğerine geçiş yapmanın birçok nedeni vardır.

Devreniz / yükünüz yük değiştirilirken oluşan toprak akımlarını tolere edebiliyorsa, genellikle düşük yan anahtarlama daha kolay ve daha ucuzdur.

Devreniz buna tahammül edemiyorsa (daha hassas / düşük voltaj işlemcisinin / mantığının zemin düzleminde çok fazla bozulma) .. yükü yüksek taraf yöntemleri kullanarak değiştirmek daha iyidir, bu yükün dönüş akımının ayrı olarak yönetilir (genellikle daha yüksek güç yükleri daha yüksek voltajlı bir güç rayı gerektirir. hala ayrı dönüş yollarıyla ortak bir "toprak" potansiyelini paylaşır).

Yüksek yan anahtarlamanın diğer yaygın nedeni (Olin tarafından belirtilmiştir) .. yük için en kolay geri dönüş yolu negatif güç rayıdır. Örnek: bir röle / vb. İçin "toprak" (DC dönüş yolu) olarak kullanılan otomotiv şasisi (bu örnekte çok sayıda ilave avantaj ve risk vardır).

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.