在电子电路领域,巧妙的设计往往能带来独特的功能实现。其中,将两个 MOS 管背靠背串联,就能够组成双向开关。

双向开关是一种由 MOSFET(金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管)或者 IGBT(绝缘栅双极型晶体管)构建的有源器件。它具有独特的特性,在上电后可以允许电流双向流动,并且在断电时能够阻止双向电压流,实现双向传导。例如,在 A 点开关施加正电压,B 点施加负电压时,电流会从 A 流向 B;而当电压极性改变时,电流则可以从 B 流向 A。

双向开关是通过将 MOSFET 或 IGBT 背靠背串联来构成的。那么,它是如何实现电流双向流动的呢?以常见的 USB 与电池的充放电场景为例。当 USB 给电池充电时,Q3 导通,USB 电源通过 Q1 的体二极管和 Q3 形成通路,随后 Q1 和 Q2 导通,从而实现了对电池的充电。当电池给 USB 外接的负载供电时,Q3 导通,电池电源通过 Q2 的体二极管和 Q3 形成通路,接着 Q1、Q2 导通,实现了给 USB 接口电路供电。而当控制 Q3 关断时,USB 无法给电池充电,电池也没法给负载供电,这时就能实现反向电流阻隔,或者电流防倒灌的功能。

可能有人会问,为什么要用背靠背串联呢?一个 MOS 管不可以实现吗?如果只使用一个 MOS 管,当控制 MOS 管关断时,电池可以通过 MOS 管的体二极管进行放电,这样就起不到关断作用。但是,如果使用两个 MOS 管,当控制两个 MOS 管关断时,MOS 的体二极管反向串联,就可以阻断电池的放电作用,从而有效实现电路的控制和保护。

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