¿Diferencia entre la conmutación de potencia de lado alto y bajo?

Las únicas diferencias reales son el nivel del suelo y la corriente máxima disponible:

• La conmutación de lado bajo significa que los dos subcircuitos tendrán diferentes niveles de tierra ya que el elemento de conmutación tendrá una caída de voltaje (cero) no pequeña.
• La conmutación del lado alto tendrá un límite de corriente máximo más bajo, ya que los elementos de conmutación tipo P (lado alto) generalmente tienen una mayor resistencia en la resistencia que los elementos de conmutación tipo N (lado bajo).

Por supuesto que hay una diferencia, de lo contrario no habría dos métodos diferentes con nombres diferentes.

Si la carga está flotando, como un motor o solenoide, por ejemplo, la conmutación de lado alto o bajo no hace diferencia a la carga. Esto se debe a que, por definición de flotación, el nodo solo "ve" el voltaje diferencial a través de él y no reacciona al voltaje de modo común.

Incluso con una carga flotante, las diferencias en el circuito de conducción para la conmutación de lado alto contra bajo pueden ser significativas. Por convención, generalmente consideramos la conexión a tierra del lado negativo de la fuente de alimentación que controla los circuitos de control, y la potencia es positiva. Dado que la tierra es el lado negativo, y otras señales con las que podamos interactuar que se conecten al resto del mundo se referenciarán a esta tierra, el circuito de control también se referenciará a tierra. Por ejemplo, incluso si está conduciendo un solenoide de 24 V, el microcontrolador que produce los impulsos PWM será alimentado por un riel de 3,3 V y tierra.

Dado que los circuitos de control se encuentran en el lado bajo de la alimentación (el suelo), la activación de los interruptores del lado bajo es generalmente más fácil que la de los interruptores del lado alto. Por lo tanto, con una carga flotante que no importa si cambiamos el lado alto o bajo, generalmente cambiamos el lado bajo.

Otra razón para usar un interruptor de lado bajo es cuando un lado de la carga ya está conectado al suministro positivo más allá de nuestro control. La única opción que tenemos es dejar el lado bajo de la carga flotante para apagarla, o conectarla a tierra para encenderla. Puede ser conveniente que algunas cargas estén pre-conectadas a la alimentación en un lado para simplificar el cableado general del sistema.

En algunos casos la carga sí importa. Si la carga tiene otras señales de referencia a tierra a las que tiene que conectarse, entonces generalmente debe mantener su nodo de tierra conectado a tierra. En ese caso, tiene que cambiar la potencia positiva a la carga, le guste o no. Nuevamente, esto suele ser más complicado que manejar un interruptor lateral bajo, pero no demasiado, por lo que requiere grandes longitudes para evitar.

Al cambiar el lado bajo con el circuito de control del lado bajo, es bastante obvio que desea utilizar un transistor NPN o un FET de N canales. Sin embargo, con un interruptor lateral alto tienes que considerar más opciones. Los FET de canal N generalmente tienen mejores características como interruptores, pero usar uno presenta dos problemas: la compuerta tiene que desplazarse por encima del rango de conmutación más el rango de activación / desactivación de la compuerta, y necesita un voltaje por encima del riel de alimentación cuando está activada. Hay chips de controladores que pueden tomar estas cosas la mayor parte del tiempo, pero todavía hay problemas.

Un FET de canal P es más fácil de conmutar, ya que la tensión de la puerta solo tiene que ir desde la tensión de alimentación hasta alrededor de 10 V menos para la mayoría de los FET. Los transistores PNP pueden ser incluso más fáciles ya que solo tiene que extraer algo de corriente de la base para encenderlos. Sin embargo, apagarlos rápidamente puede ser un desafío.

Entonces, como de costumbre, no hay una respuesta universal, y las compensaciones deben considerarse por separado para cada aplicación.

Para un circuito aislado, no hay una gran diferencia entre la conmutación de lado alto y bajo. Para corrientes de carga más altas, los interruptores de semiconductores de lado bajo (por ejemplo, transistores NPN y MOSFET de canal N) a menudo tienen menos pérdidas que sus equivalentes de lado alto, y por eso son preferibles.

Sin embargo, si el circuito está conectado a dispositivos externos con sus propias conexiones de alimentación, esto se vuelve borroso. Si estos dispositivos externos proporcionan una conexión a la misma referencia a tierra que la fuente de alimentación al circuito y usted la conecta y desconecta, los dispositivos externos proporcionarán una ruta alternativa a tierra, su conmutación no será efectiva y puede terminar dañando algo no está clasificado para la corriente apropiada en el camino.

De forma similar, si los dispositivos externos proporcionan una fuente de alimentación V + que está referenciada a la misma conexión a tierra que la fuente que está cambiando, puede volver a alimentar nuevamente el riel de voltaje positivo a través de dispositivos con alimentación externa, nuevamente con resultados indeseables.