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開關電源雙極性開關管的選擇

    開關電源定制
所謂雙極性,是指有兩個PN結的普通開關三極管,在“彩顯”中一般作為開關電源、行輸出級和S校正電路的切換開關。三極管的開關狀態和模擬放大狀態的要求明顯不同,對開關特性的描述也不是通常的fT、fa所能概括的。
        
    在開關電源中,是通過三極管開與關的時間比(即占空比)穩定輸出電壓的。在這里,三極管被當作開關使用,利用三極管的放大作用,通過極小的基極電流控制集電極電流。當集電極電流飽和時,認為開關已接通,而集電極電流截止時,則認為開關已斷開。
        
    但是,三極管的開/關并非處于理想狀態,導通時尚有其飽和壓降VCES,斷開時其IC≠0,而具有一定的ICEO。與理想開關相比,晶體管作為開關并非完全隨基極控制電流同時進行開/關,其中存在一定的過程。
        
    為了研究三極管開/關此瞬間過程,首先對開/關的相對值作一規定,即當集電極電流達到其最大飽和電流90%時,認定它已接通,而集電極電流下降為I。的10%時,認為它已經斷開。按此標準計量,三極管開/關過程所需時間作為衡量三極管的開關特性的比較標準。

 導通時間是指,當基極驅動脈沖加入后,集電極電流由零達到飽和值90%所占用的時間。為了排除驅動電流的影響,假設加到基極一發射極之間的控制電流為理想的矩形波,見下圖所示。在基極電流以垂直于X軸的特性上升時,集電極電流Ic并不隨之升高,而是有一延遲時間t。,在此時間內lc呈緩慢曲線上升到Icm的10%。產生延遲時間的原因是:三極管在截止狀態時,基區基本無自由電子,當控制電壓突然升高時,欲使發射結達到VB≥+0.6V,輸入電流必須不斷地給發射結電容充電,以降低PN結的內部電場,然后再向基區發射電子,因而需經過一段時間(ta)。ta正比于發射結電容,反比于發射結的面積。開關管功率越大,必然發射結面積相應增大,欲要減小t。就越加困難。
        
    發射結的充電速度,不僅與輸入驅動脈沖的內阻有關,而且與三極管的截止有關。如果三極管處于深度截止(即反向偏置過大),ta也越慢。當Ic達到10%的Icm時,在驅動脈沖的作用下,Ic隨IB呈線性增長。


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