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2023-06-22
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【摘要】：晶体管的开关作用与晶体管的放大作用是不同的。2）上升时间tr：集电极电流IC从10%ICM上升到90%ICM所需的时间。4）下降时间tf：集电极电流IC从90%ICM下降到10%ICM所需要的时间。图2-6 晶体管的基本开关电路及开关波形根据实际，晶体管有两个时间参数，即开启时间和关断时间。晶体管作为开关应用时，在每一个周期内，晶体管工作在3个不同区域，即放大区、饱和区和截止区。晶体管由饱和转为截止，或由截止转为饱和时的损耗称为开关损耗。
晶体管的开关作用与晶体管的放大作用是不同的。放大只是对电流或电压的作用，在共发射极电路中，输出波形与输入波形之间有180°的相位差；而对于晶体管的开关作用，虽然输出与输入波形之间有180°的相位差，但它的波形不是一个正弦波或三角形，而是一个被时间拖延了的矩形波。为了表述它的波形特征，引入了4个时间参数。图2-6所示就是4个时间参数的开关波形。
1）延迟时间td：从输入信号Vin开始变正起到集电极电流IC上升到最大值ICM的10%所需要的时间。
2）上升时间tr：集电极电流IC从10%ICM上升到90%ICM所需的时间。
3）存储时间ts：从输入信号Vin开始变负起到集电极电流IC下降到90%ICM所需要的时间。
4）下降时间tf：集电极电流IC从90%ICM下降到10%ICM所需要的时间。
图2-6 晶体管的基本开关电路及开关波形
根据实际，晶体管有两个时间参数，即开启时间和关断时间。开启时间为ton=td+tr，关断时间为toff=ts+tf。在晶体管的4个时间参数中，存储时间最长，它最决定开关速度的主要因素。
晶体管作为开关应用时，在每一个周期内，晶体管工作在3个不同区域，即放大区、饱和区和截止区。因此，晶体管的功率损耗也由3部分构成：
1）通态损耗。当晶体管饱和导通时，虽然有较大的集电极电流ICES流过管子，但这时晶体管的饱和压降VCES很小（硅管为0.3V，锗管为0.7V），管子的功率损耗（ICESVCES）很小，变化余地不大。
2）断态损耗。当晶体管截止时，虽然VCE很大，但管子的漏电流ICEO很小（nA级），此时管子的损耗（VCEICEO）也是非常小的。
3）开关损耗。晶体管由饱和转为截止，或由截止转为饱和时的损耗称为开关损耗。通常，这种损耗也称为渡越损耗。在开启和关闭这两段时间内，晶体管的压降和电流都很大，因此，管耗也较大。对于高频开关电源来说，开关管的渡越损耗占晶体管整个损耗的80%，而且与电路中的参数选择有很大的关系。在开关电源电路中，选用晶体管的依据是型号、集电极-发射极的击穿电压V（BR）CEO、电流增益hFE、存储时间ts、下降时间tf、集电极电流IC等参数。不同功率的开关电源所用晶体管如表2-2所示。
表2-2 不同功率的开关电源所用晶体管（包括MOSFET）
①PFC为功率因数校正。
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