為了實現電流的雙向流動，通常采用背靠背串聯MOSFET的方式，形成一個雙向開關。本文將分析背靠背MOSFET的工作原理，并探討其在雙向電流控制中的應用。
一、背靠背串聯MOSFET的雙向導通原理
MOSFET本質上是一個單向導通的開關，源極與漏極之間的電流只能沿著“漏極 → 源極”方向流動，而體二極管則決定了其反向特性。為了實現雙向導通和雙向阻斷，需要采用兩個MOSFET背靠背串聯的方式來構建一個完整的雙向開關。
背靠背串聯MOSFET的基本結構如下：
其中，兩個MOSFET的漏極（Drain）或者源極（Source）相連，形成一個對稱的雙向開關結構。根據連接方式，常見的背靠背MOSFET拓撲有以下兩種形式：
共漏極（Common Drain）結構：
源極分別連接到輸入和輸出端，漏極相互連接。
適用于高壓阻斷場景。
共源極（Common Source）結構：
漏極分別連接到輸入和輸出端，源極相互連接。
適用于低壓高頻開關應用。
雙向導通的工作機制
在雙向導通模式下，兩個MOSFET都需要導通，以允許電流在任意方向流動。設兩個MOSFET分別為 Q1 和 Q2，柵極控制信號為 G1 和 G2。當兩個MOSFET的柵極同時施加足夠的驅動電壓（Vgs > Vth，通常10V以上），兩者均進入導通狀態，實現雙向導電。
正向電流（從左到右）：MOSFET Q1 的漏極 → 源極導通，同時Q2 的體二極管也可導通，從而允許電流流動。
反向電流（從右到左）：MOSFET Q2 的漏極 → 源極導通，同時Q1 的體二極管導通，電流方向與正向相反。
雙向阻斷的工作機制
當兩個MOSFET的柵極信號均為低電平（Vgs < Vth），MOSFET進入關斷狀態。由于兩個MOSFET的體二極管是相反方向的，任何方向的電流都無法導通，從而形成雙向阻斷狀態。
如此，關斷時可同時阻斷正反兩個方向的電壓，提高系統安全性。
二、背靠背MOSFET的典型應用
2.1AC開關電路
在AC電源控制應用中，由于電流是交流信號，需要能夠控制雙向電流的開關。因此，傳統的單向MOSFET無法直接用于AC開關，而背靠背串聯MOSFET則能夠有效實現AC電流的開關控制。例如：
固態繼電器（SSR）：利用背靠背MOSFET實現無觸點電子開關，提高開關壽命和可靠性。
交流電壓調節器：用于調節交流負載電壓，如LED驅動和智能電網系統。
2.2電池管理系統（BMS）
在電池保護電路中，電流可能會雙向流動。例如，在充電模式下，電流從充電器流入電池；而在放電模式下，電流從電池流向負載。
背靠背MOSFET用于充放電控制，可確保充放電路徑的完全隔離，避免反向充電導致的安全問題。
2.3 雙向DC-DC變換器
在新能源系統（如電動汽車、光伏儲能系統）中，雙向DC-DC變換器需要在充放電之間切換，而背靠背MOSFET可以有效控制雙向能量流動，提高系統能效。例如：
電動汽車充放電：車輛在充電時，電流流向電池；而在V2G（Vehicle-to-Grid）模式下，電池電流需要反向流回電網，背靠背MOSFET可實現高效的雙向轉換。
背靠背串聯MOSFET是一種高效的雙向開關方案，廣泛應用于AC控制、電池管理、雙向DC-DC變換器等領域。其基本原理是利用兩個MOSFET的對稱結構，使其能夠在雙向導通時降低損耗，并在關斷時完全阻斷電流，從而實現高效、安全的雙向控制。 |
