【導讀】本應用筆記介紹了如何實現一個非承諾

、隔離式SPST（單刀/單擲）雙極性電源開關，該開關可用於產生高達200A和75V的瞬變。該開關可用於測試電源和電源 IC。該開關專為測試快速電路而設計，可在數十納秒內實現導通和關斷時間。

本應用筆記介紹了如何實現一個非承諾
、隔離式SPST（單刀/單擲）雙極性電源開關，該開關可用於產生高達200A和75V的瞬變。該開關可用於測試電源和電源 IC。該開關專為測試快速電路而設計，可在數十納秒內實現導通和關斷時間。

介紹

在測試一般電源電路，特別是電源ICshi，yigechangjianwentishixuyaonenggouchanshengshunbianbingchulisuoxudedadianliuhedianyamaichongdekaiguan。zhezhongkaiguanbixunenggoulianjiedaogezhongdianlutuopu，jutiqujueyubeicedianyuandeleixingjiqiyingyong。

在某些情況下
，可以使用商業測試負載;fouze
，youbiyaokaifayizhongduyiwuerdeceshishezhi。ruguokaiguandeyicelianjiedaodianyuangonggongdianyuan，erdianyuanqiahaoyeshixitonggonggongdianyuan，zeshezhishejihenjiandan。ruguomeiyou，zexuyaoshejizidingyikaiguanqudongchengxu，zhekenengfeichangfuza。yigezugoutongyongdekaiguankeyizhixingdaduoshudianyuanshuntaiguzhangceshijiangfeichangyouyong。zhezhongkaiguandeguigegaishuyingbaokuozuidadianyahedianliuedingzhi
，yijimuqianshichangshangdaduoshuzhongdangdianyuandeceshixuqiu。

開關應具有超過100A的電流能力，並能夠承受至少75Vdekailudianya。tabixushishuangjixingde，yongyuzailiuhebaochidianya，yinweiyixieceshihuichanshengzhenlingdianliu


，eryixiedianyuandianluhuichanshengshuangjixingshuchu。daotongheguanduansuduyingzaijishinamiaonei
，yibianguanchakuaisudianludexiangying。kaiguandechuanliandianzubixudi。chuanliandianganyebixufeichangdi，zheyiweizhewulichicunxiaoqiedianliulujingjiaoduan。zuihoudanbingfeizuibuzhongyaodeyidianshi
，kaiguanbixudianqigeli，bingqiejuyoufeichangdideshuchuduididianrong——如果要將開關插入電路而不扭曲其性能或響應
，這是一個基本屬性。

電路說明

圖 1 顯示了滿足上述願望列表中的大多數項目的開關。它采用側對側電容小於1pF的數字隔離器耦合器實現。它的總傳播延遲為 80ns，輸出上升時間約為 40ns。輸出級由兩個低R組成德森MOSFET 能夠處理任一極性的 75V


、200A 瞬變。

開關元件（兩個輸出MOSFET采用反串聯連接）具有7mΩ串聯電阻和25nH串聯電感。在ON狀態下，它充當兩個極性電流（包括零交越）的線性電阻器，因此不會引入諧波失真，充當金屬觸點。

圖1.該電路使能5V邏輯信號來控製一個非專用（隔離）電源開關（Q1–Q2），該開關能夠在200V時處理75A脈衝。

對於吸收大於50A電流的低電阻負載，開關上升時間（定義為ON瞬態）主要由串聯電感決定。對於較低電流範圍，上升時間低於40ns，下降時間（關斷瞬態）主要與負載阻抗有關。

電路隔離（開關）側的電源是一組三個串聯的3V鋰硬幣原電池（CR2025二氧化錳鋰電池）。對於幾千赫茲的開關速率，這種電池類型標稱可用的 170mAh 應該支持連續使用一個多月。對於正常的測試台應用
，如果保持永久連接，電池壽命應在三個月左右。

輸入為0V至5V數字信號，其唯一要求是上升和下降時間小於20ns
，最小脈衝寬度（ON或OFF）為50ns。當導通電流小於18A時，開關可以無限期地保持ON或OFF狀態。

在圖1中
，IC1和IC2形成一個邊緣檢測器
，根據輸入邊沿的符號，向T1初級的任一側施加窄正脈衝。另一邊仍然很低。因此，T1脈衝極性取決於施加到電路的輸入信號邊沿的極性。T1的次級連接在同相邏輯緩衝器（輸入到輸出）上，該緩衝器由雙通道低邊功率MOSFET驅動器（IC3）的一半組成。該緩衝器表現為雙穩態電路（觸發器），該電路響應T1初級端的正脈衝而設置
，並響應負脈衝複位。然後
，雙穩態電路輸出是電路輸入（施加到邊緣檢測器的數字輸入信號）的副本。

IC3的另一半和IC4的兩個驅動器都並聯連接。它們的輸入連接到雙穩態輸出，它們的輸出並聯連接，驅動兩個低R的柵極德森功率場效應管 （IRFB3077）。兩個 MOSFET 以反串聯方式連接
，漏極連接到外部開關電源連接，兩個柵極連接在一起，兩個電源連接在一起。三個驅動器的並聯提高了功率MOSFET的開關速度，因為IC2-IC3的每一部分都可以提供4A的峰值柵極電流，三者合計為12A。MOSFET 源極連接到電池的負極。

MAX5048的輸入邏輯允許輕鬆實現邊緣檢測器，MAX5054 s（用作功率晶體管驅動器）的較低靜態功耗延長了電池壽命。因此，在低端（控製和隔離，IC1和IC2）和高端（電源驅動器，IC3和IC4）包括相似但不同的IC驅動器。

圖2xianshiledianyuankaiguandedengxiaodianlu，baokuozhuyaojishengyuanjian。yusuoyoudianyuandianluyiyang，kaiguandelianxugonglvchulinengliqujueyutigongdesanreqi。danshi，youyubaohansanreqihuidadazengjiajishengshuchudianrong
，yincigaishejibubaokuosanreqi。zuoweichuli200A脈衝時的補償，脈衝寬度必須限製為8ms，開關占空比必須限製為最大0.5%。對於80A瞬變
，脈衝不受封裝限製
，因此可以持續更長時間（長達50ms），但80A瞬變的占空比不應超過3%。

圖2.這是一個電源開關電路，與圖1電路相當，但包括主要的寄生元件。

在室溫下切換無鉗位電感時

，圖1電路在單個非重複脈衝中的能量吸收能力為280mJ
，或在最大占空比為200%的情況下為1mJ/脈衝。

耦合變壓器設計用於最小尺寸和繞組間電容：初級線圈一匝，次級兩匝
，纏繞在 Fair-Rite 2643000801 7.5mm x 7.5mm 鐵氧體磁珠上。變壓器結構還設置開關負載和開關控製電路之間的最大允許電壓差。當使用普通電磁線絕緣結構時，它可以輕鬆承受 1kV
，如果電線用特氟龍或類似的高質量、高介電剛性絕緣材料絕緣，則可承受超過 1kV。對於更高的電壓隔離，還應審查封裝設計的所有其他方麵。

T1的鐵氧體磁芯必須被認為是導電的;因yin此ci，不bu得de允yun許xu它ta同tong時shi接jie觸chu交jiao換huan機ji的de兩liang側ce。該gai開kai關guan沒mei有you聯lian鎖suo保bao護hu，因yin此ci在zai使shi用yong之zhi前qian必bi須xu驗yan證zheng鋰li電dian池chi的de狀zhuang況kuang。未wei包bao括kuo電dian路lu以yi保bao證zheng通tong電dian時shi開kai關guan的de狀zhuang態tai（ON或OFF）。因yin此ci，在zai打da開kai設she置zhi的de任ren何he其qi他ta電dian源yuan之zhi前qian，必bi須xu打da開kai交jiao換huan機ji的de電dian源yuan。由you於yu開kai關guan狀zhuang態tai是shi由you施shi加jia在zai輸shu入ru端duan的de第di一yi個ge轉zhuan換huan強qiang製zhi的de，因yin此ci在zai向xiang設she置zhi的de其qi餘yu部bu分fen通tong電dian之zhi前qian，開kai關guan應ying至zhi少shao循xun環huan打da開kai和he關guan閉bi一yi次ci。

測試結果

在圖3–5中，頂部波形是數字輸入，底部波形是在5.0Ω阻性負載上觀察到的25μs脈衝
，通過開關連接到50V電源。由於波形是在短的極低電感薄膜電阻器上產生的電壓，因此它們非常接近開關電流波形。圖200的近似3A脈衝形狀在其過衝和上升時間（60ns至80ns）方麵都受到高電流路徑中寄生電感和電容的影響。圖4顯示了該脈衝的上升時間和導通傳播延遲;圖5顯示了下降時間和關斷傳播延遲。圖6–8顯示了5Ω負載和10A脈衝的相同波形，采用相同的50V電源工作。由此產生的上升時間更接近MOSFET的30ns至40ns固有開關上升時間，受封裝和源極電感的限製。

圖3.從圖1中，響應控製信號（5）的2μs脈衝（1）出現在由0.25Ω電阻與50V電源串聯的負載上。

圖4.圖3所示的上升時間和導通傳播延遲，以40ns/cm掃描速率查看。

圖5.圖3所示的下降時間和關斷傳播延遲
，掃描速率為40ns/cm。

圖6.從圖1中
，響應控製信號（5）的2μs脈衝（1）出現在由5Ω電阻和50V電源串聯的負載上。

圖7.圖6所示的上升時間和導通傳播延遲
，以40ns/cm掃描速率查看。

圖8.圖6所示的下降時間和關斷傳播延遲，掃描速率為40ns/cm。

總結

本應用筆記說明了簡化電源測試的SPSTshuangjixingdianyuankaiguandesheji。gaikaiguannenggouchengshoukaiguanshunbianqijianchanshengdedadianliuhedianyamaichong
，keyongyuceshishichangshangdaduoshuzhongdangdianyuan。takeyichuliliangzhongjixingde75V，200A瞬變;它在數十納秒內實現了開啟和關閉時間;它具有低串聯電阻和非常低的串聯電感;它采用電氣隔離，輸出對地電容非常低。

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