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开关电源规划:何时运用BJT而非MOSFET?

MOSFET已经是是开关电源领域的绝对主力器件。但在一些实例中,与MOSFET相比,双极性结式晶体管 (BJT.HTM style=margin: 0px; padding: 0px; font-si

MOSFET已经是是开关电源范畴的肯定主力器材。但在一些实例中,与MOSFET比较,双极性结式晶体管 (BJT) 或许依然会有必定的优势。特别是在离线电源中,本钱和高电压(大于 1kV)是运用BJT而非MOSFET的两大理由。

在低功耗(3W 及以下)反激式电源中,很难在本钱上打败 BJT。大批量购买时,一个 13003 NPN 晶体管价格可低至 0.03 美元。该器材不仅可处理 700V VCE,并且无需过大的基流便可驱动几百毫安的电流。运用 BJT,增益和功率耗散或许会将实践运用约束在低功耗运用中。在这些低功耗规范下,MOSFET 与 BJT 之间的功率差异十分纤细。下图 1 比照了两个类似 5V/1W 规划的功率。第一个规划是“230VAC 输入、5.5V/250mA 非阻隔式反激转换器”运用 MOSFET,而另一个规划则是“120VAC 输入、5V/200mA 反激转换器”运用 BJT。这并不是彻底公正的比照,由于这两个电源在规划上选用不同的输入电压运转,但它说明晰它们的功率有多类似。

图 1:反激转换器MOSFET规划与BJT规划的功率比照

有些新控制器实践是规划用于驱动 BJT 的,意图是供给最低本钱的解决方案。在大多数状况下,具有外部 BJT 的控制器比包括集成型 MOSFET 的控制器廉价。在运用 BJT 控制器进行规划时,有必要留意保证 BJT 的基极驱动与增益足以在变压器中供给必要的峰值电流。

在略微偏高的功率级下,FET 与 BJT 的功率差异就会变得较为显着,原因在于 BJT 较差的开关特性与压降。可是,关于输入电压高于 100-240VAC 典型家用及商用电压规模的运用来说,BJT 或许仍有优势。工业运用与功率计便是这种状况的两个实例,它们或许需求更高的输入电压。价格合理的 MOSFET 只能用于 1kV 以下。在有些功率计运用中,线路电压或许会超越 480VACrms。在整流器后会到达 680Vdc 以上的电压。关于三相位输入,这一数字或许还会更高。电源开关需求能够接受这种电压以及反射输出电压与漏电峰值。在这些运用中,MOSFET 或许根本就无法作为选项,因而 BJT 就成了最简略、最低本钱的解决方案。

咱们之前讨论过,当功率级提高到 3W 以上时,BJT 中的开关丢失或许就会成为大问题。运用级联衔接来驱动 BJT 能够缓解这一问题。下图 2(摘自 PMP7040)是级联衔接的工作状况。BJT (Q1) 的基极衔接至 VCC 电轨,一起发射极被拉低用以翻开开关。在 UCC28610 内部,一个低电压 MOSFET 将 DRV 引脚拉低,并由一个内部电流感应来组织峰值开关电流。由内部 MOSFET 完成快速关断,由于它与外部高电压 BJT 串联。

图 2:PMP7040 原理图展现级联衔接的工作状况

总归,BJT 或许会在您的电源中具有重要意义,依然是有一些原因的。在低于 3W 的运用中,它们或许会在不怎么影响功能的状况下,具有低本钱优势。在更高电压下,它们可在 MOSFET 挑选或许具有局限性的状况下供给更多挑选。

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