三极管作为功率开关主要特性

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使用三极管作为功率开关，其主要特性有：+ L! H" ^: W! e( Y
1、  低成本，在相同高的击穿电压，及导通电流的能力下，三极管相对于金属场效应管（MOS）的价格更低廉。这主要是三极管的制造过程相对简单，同时三极管的工艺相对也成熟。3 F* S/ U* h0 x2 l
' v! x+ @& j; `6 V9 q2、  击穿后电路是开路的。与金属场效应管击穿后是短路状况不同的是，三极管击穿之后开路的。这一点对于有安全要求的场合来说是非常重要的。尤其是在那非隔离的ACDC应用来，器件出现失效后，是否能够把高压与使用的端口断开显得非常重要。要实现这一点，三极管很容易实现。' h5 G9 D5 e. ^$ Y/ w
: i$ i9 z' _- p- w) U. e3、  由于三极管是多数载流子工作的器件，因此，有开启速度上，会比金属场效应管要快。
4 W8 I* N" Z/ }! b5 U  {* f$ K; l% z, ~" [4、  深度饱和区的三极管，恢复时间长。同时由于在饱和时，VCE的电压并没有明显的变化，因此，在作为开关管使用的时候，为避免三极管关断速度过慢，在设计驱动电路的时候，应该尽量避免三极管进入深度饱和区。- @6 y& n2 U2 e
/ F% \- q# ?& q5、  三极管是电流驱动型的。金属场效应管是电压驱动型，其驱动的设计相对简单。但三极管是基极电流驱动的。而所需要的基极驱动电流，满足Ib=Ic/beta这一关系。而在三极管导通过程中，Ic会随着Vce电压的下降而小幅下降，但是电流放大倍数却会随着Vce的下降而降低，总的表现结果就是，想要三极管从关断状态进入饱和区，需要一个不断增大的一个基极电流。如果基极电流不能随着增大，那么三极管很可以仍然工作在线性放大区，这时候，Ic电流及Vce电压都非常高，显然它们之间的乘积，也就是损耗也将非常大。我们将看到，电路的效率非常低，而且开关的三极管温度将非常高。但是，在第4点中，我们也看到，为了防止三极管进入深度饱和区，又不能无限制地过度增加基极电流。因此，在设计这个基极驱动的时候，最好能够根据三极管的不同状态来调整其驱动电流。
6、  三极管有正温度系数的电流放大倍数。在做功率驱动时，一定要避免出现温度的正反馈，导致开关管及系统烧毁。在相同的基极驱动电流的情况下，因为是功率开关，因此一定有损耗，有损耗就会发热使三极管晶体的温度升高，那么电流的放大倍数beta也就增大，由于基极电流不变，那么Ic电流也增大，由于Vce基本不变，那么三极管的损耗就继续增大，这样形成一个电流、温度的正反馈。如果不采取措施避免或打破这个正反馈。那么晶体管烧毁将不可避免。$ h- P% z8 j* Q$ h' h
7、  Vbe的负温度系数。其实，这一个特性与第6点的beta的正温度系数是相关的。单独列出来，我是想提醒一下，在设计基极偏置的时候，要考虑到低温的时候，基极的偏置电压能够产生足够的基极偏置电流，而在高温的时候，由于Vbe的减小，Beta的增大，为避免出现现在的正反馈，基极偏置最好能够根据三极管的工作状况进行自动调整。! K; X& W' A5 g7 n
8、  难以实现三极管的简单并联使用。这个主要还是三极管的beta的正温度系数造成的。比如，在两个三极管的并联应用中，因为两颗三极管不可能完全一样，表现在其电流放大倍数一定会不同，一个大点，一个小点。那么，在开关过程中，集电极电流Ic电流分配将会在放大倍数多点的那个管子上多流经过一些，而放大倍数小的，就会少流一些，由于Vce都是相同的，因此他们的损耗大小就与流过晶体管的电流成正比。三极管的温度又跟损耗成正比。结果是，放大倍数越大的芯片，流过越大的电流，损耗也就越大，温度也就越高，从而放大倍数升高的幅度也比放大倍数小的大。因此，电流大的那一路越来越小，最极端的的情况就是最后，所有的电流都流过大beta的那个管子。如果总电流或功耗超个了单只三极管的极限范围，那么，最终会先烧毁大beta的管子，接着所以电流都流过小beta的三极管，然后也烧毁。因此，在并联使用三极管的时候，一定要做好均流。一个简单的办法就是在发射极各串联一个电阻，以引入一个负反馈，从而打破正反馈的形成。当然这会增大系统的损耗。2 f5 B+ Y' o, ?7 K7 H, u% z9 M
由上我们看到，三极管有成本上的优势，但其设计上的还是有一定复杂性。如果你真正掌握了三极管的驱动设计，将会使你的产品更优越，成本更低，竞争力更强。