ความแตกต่างระหว่างการสลับด้านพลังงานสูงและต่ำ?


12

มีความแตกต่างที่แท้จริงระหว่างการสลับด้านสูงและต่ำหรือไม่?

สมมติ:

  • การสลับใช้สำหรับเปิด / ปิดการควบคุมวัตถุ (My case RPi)
  • ฐาน / เกทสามารถขับไปยัง Vcc และ GND

2
หากคุณกำลังสลับอุปกรณ์ดิจิตอลที่มีการเชื่อมต่อ IO หมุดหมุดเหล่านี้อาจทำหน้าที่เป็นกราวด์อื่นและการสลับด้านที่ต่ำจะไม่ทำงาน ในกรณีนี้คุณจะต้องสลับข้างหรือบัฟเฟอร์สูง
geometrikal

คำตอบ:


11

ความแตกต่างที่แท้จริงเท่านั้นคือระดับพื้นดินและกระแสสูงสุดที่มีอยู่:

  • การสลับด้านต่ำหมายความว่าวงจรย่อยทั้งสองจะมีระดับพื้นดินที่แตกต่างกันเนื่องจากองค์ประกอบการสลับจะมีแรงดันไฟฟ้าที่ไม่เป็นศูนย์ลดลง (เล็ก)
  • การสลับด้านสูงจะมีขีด จำกัด กระแสสูงสุดต่ำกว่าเนื่องจากองค์ประกอบการสลับแบบ P-type (ด้านสูง) มักจะมีความต้านทานสูงกว่าองค์ประกอบการสลับ N-type (ด้านต่ำ)

25

แน่นอนว่ามีความแตกต่างอื่น ๆ จะไม่มีสองวิธีที่แตกต่างกันที่มีชื่อแตกต่างกัน

หากภาระลอยตัวเช่นมอเตอร์หรือโซลินอยด์เป็นต้นการสลับข้างที่สูงหรือต่ำจะไม่ทำให้โหลดแตกต่างกัน นั่นเป็นเพราะตามคำนิยามของการลอยโหนดเท่านั้น "เห็น" แรงดันไฟฟ้าแตกต่างกันและไม่ตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าโหมดทั่วไป

ถึงแม้จะมีโหลดแบบลอยตัวก็ตามความแตกต่างของวงจรการขับขี่สำหรับการเปลี่ยนด้านสูงและด้านต่ำนั้นมีความสำคัญ โดยทั่วไปแล้วเรามักพิจารณาพื้นด้านลบของแหล่งจ่ายไฟขับวงจรควบคุมด้วยกำลังที่เป็นบวก เนื่องจากกราวด์เป็นด้านลบและสัญญาณอื่น ๆ ที่เราอาจจำเป็นต้องมีการโต้ตอบกับการเชื่อมต่อกับส่วนที่เหลือของโลกจะถูกอ้างอิงถึงพื้นนี้วงจรควบคุมจึงถูกอ้างอิงภาคพื้นด้วย ตัวอย่างเช่นแม้ว่าคุณกำลังขับโซลินอยด์ 24 V แต่ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ผลิตพัลส์ PWM นั้นจะใช้พลังงานจากราง 3.3 V และพื้นดิน

เนื่องจากวงจรควบคุมกำลังนั่งอยู่ที่ด้านล่างของกำลัง (พื้นดิน) การขับสวิตช์ด้านล่างจึงมักจะง่ายกว่าการขับสวิตช์ด้านข้างสูง ดังนั้นด้วยโหลดลอยที่ไม่สนใจว่าเราสลับด้านต่ำหรือสูงเรามักจะเปลี่ยนด้านต่ำ

อีกเหตุผลหนึ่งที่ใช้สวิตช์ด้านข้างต่ำคือเมื่อโหลดด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟบวกที่อยู่นอกเหนือการควบคุมของเรา ทางเลือกเดียวที่เรามีคือปล่อยให้ด้านล่างของโหลดลอยตัวเพื่อปิดโหลดหรือเชื่อมต่อกับพื้นเพื่อเปิด มันจะสะดวกสำหรับการโหลดบางอย่างที่จะเชื่อมต่อกับพลังงานล่วงหน้าในด้านหนึ่งเพื่อทำให้การเดินสายระบบโดยรวมง่ายขึ้น

ในบางกรณีโหลดไม่สนใจ หากโหลดมีสัญญาณอ้างอิงภาคพื้นดินอื่น ๆ จะต้องเชื่อมต่อกับโดยทั่วไปคุณจะต้องเชื่อมต่อโหนดพื้นดินกับพื้นดิน ในกรณีนี้คุณต้องเปลี่ยนกำลังไฟฟ้าเป็นโหลดไม่ว่าคุณจะชอบหรือไม่ก็ตาม อีกครั้งนี้มักจะซับซ้อนกว่าการขับสวิตช์ด้านล่าง แต่ไม่มากจนเกินไปเพื่อให้ต้องใช้ความยาวที่ดีในการหลีกเลี่ยง

เมื่อสลับด้านต่ำด้วยวงจรควบคุมด้านต่ำมันค่อนข้างชัดเจนว่าคุณต้องการใช้ทรานซิสเตอร์ NPN หรือ N channel FET อย่างไรก็ตามด้วยสวิตช์ด้านสูงคุณจะต้องพิจารณาตัวเลือกเพิ่มเติม โดยทั่วไปแล้วช่องทาง FETs จะมีคุณสมบัติที่ดีกว่าในฐานะสวิตช์ แต่การใช้วิธีใดวิธีหนึ่งก็นำเสนอปัญหาสองข้อ: ประตูจะต้องฆ่าช่วงสวิตช์พร้อมกับช่วงเปิด / ปิดประตูและต้องใช้แรงดันไฟฟ้าเหนือรางไฟเมื่อเปิด มีชิปไดรเวอร์ที่สามารถใช้สิ่งเหล่านี้ได้เกือบตลอดเวลา แต่ก็ยังมีปัญหาอยู่

AP channel FET นั้นง่ายต่อการสลับเนื่องจากแรงดันเกตมีเพียงช่วงจากแรงดันไฟฟ้าไปจนถึงประมาณ 10 V น้อยกว่าสำหรับ FET ส่วนใหญ่ ทรานซิสเตอร์ PNP สามารถทำได้ง่ายยิ่งขึ้นเนื่องจากคุณต้องดึงกระแสไฟฟ้าบางส่วนออกจากฐานเพื่อเปิดใช้งาน อย่างไรก็ตามการปิดเครื่องอย่างรวดเร็วอาจเป็นเรื่องที่ท้าทาย

ดังนั้นตามปกติไม่มีคำตอบสากลและการแลกเปลี่ยนจะต้องพิจารณาแยกต่างหากสำหรับแต่ละแอปพลิเคชัน


คุณสามารถใช้ pull-ups สำหรับด้านสูงและสลับระหว่าง Z / L แทน H / L
Alexander M

1
@Alex: แน่นอนว่ามีวิธีมากมายในการขับสวิตช์ด้านข้างสูงแต่ละอันมีข้อดีและข้อเสียต่างกันไป ปัญหาหนึ่งที่มีการดึงเพื่อปิดสวิตช์ด้านที่สูงคือสิ่งนี้จะปิดการทำงานช้า ซึ่งอาจเป็นปัญหาร้ายแรงสำหรับบางสิ่งเช่นตัวแปลงบั๊กเป็นต้น
Olin Lathrop

@AlexanderM: แม้ว่าคุณจะไม่สนใจความเร็วการสลับบ่อยครั้งคุณก็จะใช้ MOSFET ในแอพที่แรงดันโหลดต่ำกว่า VDS สูงสุดที่ MOSFET สามารถทำได้ (ชัด) แต่เหนือ Vgs สูงสุดก็สามารถทำได้ (ซึ่งต่ำกว่ามาก เช่น 20V บน 100V MOSFET) ซึ่งในกรณีนี้คุณต้องการมากกว่าตัวต้านทานแบบดึงขึ้น: books.google.co.th/books?id=FSpC6yNyNyNWCC&pg=PA297
Fizz

นอกจากนี้เมื่อใช้ PNP การสลับด้านสูงบ่อยครั้งที่คุณต้องกังวลเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้า (สูง) ที่ฐานจะถูกยกขึ้นโดยเฉพาะเมื่อคนขับเป็นวงจรตรรกะระดับjeelabs.org/2012/11/12/high- side-switching
Fizz

@OlinLathrop ขอบคุณสำหรับคำอธิบายที่ยอดเยี่ยม ถ้าเราใช้สวิตช์ด้านข้างต่ำสำหรับการควบคุมมอเตอร์ dc วงจรแรงดันไฟฟ้าตอบรับเป็นอย่างไร ในไดรฟ์ SCR เราใช้ V + และ V- บัสและรับค่าความคิดเห็นแรงดันไฟฟ้าโดยการลดอย่างเหมาะสม (แยก, ขยายที่แตกต่างกัน, แก้ไขความแม่นยำ ฯลฯ ) ที่นี่ด้าน V + เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายเต็มเสมอและเนื่องจากวงจรควบคุมของเราอ้างอิงกับพื้นดิน + ve ปลายวงจรข้อเสนอแนะแรงดันไฟฟ้าจะแสดงแรงดันไฟฟ้าเต็มในขณะที่ -ve จะแสดงแรงดันไฟฟ้าลอยบางส่วนเมื่อต่ำ สวิตช์ด้านข้างดับใช่ไหม จะทำอย่างไร?
Vishal

6

สำหรับวงจรแยกนั้นไม่มีความแตกต่างอย่างมากระหว่างการสลับด้านสูงและต่ำ สำหรับกระแสโหลดสูงสวิตช์เซมิคอนดักเตอร์ด้านข้างต่ำ (เช่นทรานซิสเตอร์ NPN และ N-channel MOSFETs) มักจะสูญเสียน้อยกว่าการเทียบเคียงด้านสูงและเป็นที่ต้องการ

อย่างไรก็ตามหากวงจรเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ภายนอกด้วยการเชื่อมต่อพลังงานของตัวเองสิ่งนี้จะเบลอ หากอุปกรณ์ภายนอกเหล่านี้ให้การเชื่อมต่อกับการอ้างอิงกราวด์เดียวกันกับแหล่งจ่ายไฟไปยังวงจรและคุณสลับสิ่งนี้เข้าและออกจากนั้นอุปกรณ์ภายนอกจะให้เส้นทางอื่นไปยังกราวด์การสับเปลี่ยนของคุณจะไม่ได้ผล ไม่จัดอันดับสำหรับกระแสที่เหมาะสมไปพร้อมกัน

ในทำนองเดียวกันหากอุปกรณ์ภายนอกมีแหล่งจ่ายไฟ V + ซึ่งอ้างอิงถึงสายดินเดียวกันกับแหล่งจ่ายไฟที่คุณกำลังสลับคุณสามารถท้ายรางพลังงานแรงดันไฟฟ้าบวกกลับผ่านอุปกรณ์ขับเคลื่อนภายนอกจากภายนอกอีกครั้งพร้อมกับผลลัพธ์ที่ไม่พึงประสงค์


ยอมรับคำตอบของ Ignacio เท่านั้น b / c เขาเป็นคนแรก
Alexander M

3
@ อเล็กซ์: ถ้าฉันรู้ว่าคุณกำลังจะยอมรับคำตอบใด ๆเพียง 18 นาทีหลังจากถามคำถามฉันจะไม่ใส่ใจกับการเขียนเพียงครั้งเดียว ฉันจะเก็บเรื่องนี้ไว้ในคำถามที่คุณถามในอนาคต
Olin Lathrop

ขออภัยแลง ฉันควรจะบอกว่าคำตอบของคุณคล้ายกันมากกับอิกนาชิโอ นั่นก็เป็นเหตุผลว่าทำไม
Alexander M

2
@AlexanderM: มันดูไม่คล้ายกับฉัน แลงมีรายละเอียดมากมายที่สำคัญในทางปฏิบัติซึ่งถูกเพิกเฉยอย่างสมบูรณ์ในคำตอบที่คุณยอมรับ
Fizz

1

มีเหตุผลมากมายในการเลือกการสลับประเภทหนึ่ง

หากวงจร / โหลดของคุณสามารถทนต่อกระแสกราวด์ที่สร้างขึ้นเมื่อเปลี่ยนโหลด .. โดยทั่วไปการสลับข้างต่ำนั้นง่ายกว่าและถูกกว่า

หากวงจรของคุณไม่สามารถทนต่อสิ่งนี้ (รบกวนมากเกินไปในระนาบกราวด์ของตัวประมวลผลแรงดันไฟฟ้าที่มีความไว / ต่ำ / ลอจิก) .. ดีกว่าที่จะสลับโหลดโดยใช้วิธีการด้านสูง จัดการแยกต่างหาก (มักจะโหลดพลังงานที่สูงขึ้นต้องรางพลังงานแรงดันสูง .. ยังคงแบ่งปันศักยภาพ "กราวด์" ทั่วไปกับเส้นทางการส่งคืนแยกต่างหาก)

เหตุผลทั่วไปอื่น ๆ สำหรับการสลับด้านสูง (กล่าวถึงโดยแลง) .. เส้นทางที่ส่งคืนปัจจุบันที่พร้อมใช้งานมากที่สุดสำหรับโหลดคือรางพลังงานเชิงลบ ตัวอย่าง: แชสซียานยนต์ที่ใช้เป็น "กราวด์" (DC return path) สำหรับรีเลย์ / ฯลฯ (ตัวอย่างนี้มีข้อดีและความเสี่ยงเพิ่มเติมมากมาย)

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.