먼저 알아둘 용어
백투백(back-to-back) MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)·공통 소스(source) — 두 MOSFET의 바디 다이오드가 반대 방향으로 직렬 배치되도록 연결한 구성을 백투백이라고 합니다. 공통 소스 방식은 두 소스 단자(S)를 연결하고 각 드레인(drain) 단자(D)를 외부 연결 단자로 사용합니다.
VGS·플로팅 구동 — VGS는 게이트−소스 전압입니다. 플로팅 구동은 고정 GND(Ground) 대신 움직이는 공통 소스를 기준으로 게이트 전압을 만드는 방식입니다.
누설·온저항·SSR(Solid-State Relay) — 누설은 꺼진 상태에서도 흐르는 작은 전류이고 온저항은 켜진 채널의 저항입니다. SSR은 반도체 스위치(switch)를 이용한 릴레이(relay)를 뜻하지만 양방향 경로만으로 전체 정격·절연이 정해지지는 않습니다.
작동 원리
두 바디 다이오드를 반대 방향으로 직렬 배치하면 OFF일 때 어느 극성에서도 한쪽 다이오드(diode)가 역바이어스됩니다. ON일 때 두 채널은 전류를 통과시키므로 저항 손실이 합쳐집니다. 부하 상태에 따라 공통 소스의 전압이 바뀌더라도 게이트와 소스 사이에는 필요한 구동 전압이 유지되어야 합니다.
적용 순서
- 두 부품의 S·D와 바디 다이오드를 표시해 OFF 상태의 양방향 경로를 각각 따라갑니다. 단순히 두 부품을 직렬로 놓는 것과 구분합니다.
- VG를 GND가 아니라 공통 소스와 비교해 VGS를 계산합니다. 스위치 OFF와 ON 모두에서 게이트 최대 정격과 잔류 전하 경로를 확인합니다.
- 정의된 저전압·전류 제한 조건에서 양 극성의 OFF 누설과 ON 전압 강하를 따로 시험합니다. 예상 전류 I에서 손실은 대략 I²(R1+R2)입니다. R1·R2는 실제 VGS와 온도 조건에서 두 소자의 온저항이며 두 채널의 손실을 모두 포함합니다.
- 구동 전원이 먼저 사라지거나 부하 쪽 전원이 남는 조건에서 확실히 꺼지는지 확인합니다.
적용 조건과 한계
구동 전원과 저장 커패시터(capacitor)는 실제 기동·유지·차단 시간을 기준으로 정해야 합니다. 광커플러(optocoupler)가 있다는 사실만으로 전원 회로 전체의 절연이 확보되지는 않으며 부하와 구동 전원의 모든 경로를 확인합니다. 유도성 부하는 차단 때 저장 에너지를 처리할 별도 경로가 필요합니다.
이 양방향 연결 원리만으로 상용전원용 완성 스위치의 절연·내전압·차단 정격이 정해지는 것은 아닙니다. 공통 소스 구동 전원이 사라진 뒤에도 게이트 전하가 남지 않도록 방전 경로와 실제 꺼짐 시간을 검증합니다.
확인과 기록
양방향 OFF 차단, 충분한 VGS, 허용 온도, 전원 상실 시 상태를 네 항목으로 확인합니다. 시뮬레이션·개념도와 실제 절연·내전압 검증을 구분합니다.
작업 순서를 다시 확인합니다
