มีความแตกต่างที่แท้จริงระหว่างการสลับด้านสูงและต่ำหรือไม่?
สมมติ:
- การสลับใช้สำหรับเปิด / ปิดการควบคุมวัตถุ (My case RPi)
- ฐาน / เกทสามารถขับไปยัง Vcc และ GND
มีความแตกต่างที่แท้จริงระหว่างการสลับด้านสูงและต่ำหรือไม่?
สมมติ:
คำตอบ:
ความแตกต่างที่แท้จริงเท่านั้นคือระดับพื้นดินและกระแสสูงสุดที่มีอยู่:
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
สำหรับวงจรแยกนั้นไม่มีความแตกต่างอย่างมากระหว่างการสลับด้านสูงและต่ำ สำหรับกระแสโหลดสูงสวิตช์เซมิคอนดักเตอร์ด้านข้างต่ำ (เช่นทรานซิสเตอร์ NPN และ N-channel MOSFETs) มักจะสูญเสียน้อยกว่าการเทียบเคียงด้านสูงและเป็นที่ต้องการ
อย่างไรก็ตามหากวงจรเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ภายนอกด้วยการเชื่อมต่อพลังงานของตัวเองสิ่งนี้จะเบลอ หากอุปกรณ์ภายนอกเหล่านี้ให้การเชื่อมต่อกับการอ้างอิงกราวด์เดียวกันกับแหล่งจ่ายไฟไปยังวงจรและคุณสลับสิ่งนี้เข้าและออกจากนั้นอุปกรณ์ภายนอกจะให้เส้นทางอื่นไปยังกราวด์การสับเปลี่ยนของคุณจะไม่ได้ผล ไม่จัดอันดับสำหรับกระแสที่เหมาะสมไปพร้อมกัน
ในทำนองเดียวกันหากอุปกรณ์ภายนอกมีแหล่งจ่ายไฟ V + ซึ่งอ้างอิงถึงสายดินเดียวกันกับแหล่งจ่ายไฟที่คุณกำลังสลับคุณสามารถท้ายรางพลังงานแรงดันไฟฟ้าบวกกลับผ่านอุปกรณ์ขับเคลื่อนภายนอกจากภายนอกอีกครั้งพร้อมกับผลลัพธ์ที่ไม่พึงประสงค์
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)