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开关电源通过使用开关器件提高效率

顾名思义,开关调整器的串联晶体管并非一直工作在放大状态,而是工作在开关状态。此晶体管有两个工作状态,即ON(饱和导通)和OFF(完全截止),理论上没有中间状态。当晶体管状态为ON时,理想情况下晶体管上无压降;当晶体管状态为OFF时,无电流流过。这表示工作的开关晶体管损耗总是为零。当然这是理想情况,与实际并不相符。实际开关过程有损耗,原因之王在于晶体管不可能完全导通和判断。当它导通时,晶体管上有很小的压降;当它处于关断状态时,仍有很小的电流流过。另外器件的开关不是瞬时完成的,半导体器件的导通和关断的状态转换通常需要一个过程。在此区间产生了额外的损耗。

开关器件若使用机械开关,将明显存在开关磨损的问题,且开关会在工作一段相对短的时间后失效。所以实际应用中经常选择半导体器件作为开关器件。半导体器件极大地增强了变换器的可靠性和使用寿命。其最大优点是它不像机械开关那样有物理惯性,从而能够在导通和关断两种状态间非常迅速地重复转换。研究已经证实,开关频率的提高可以减小所使用器件的体积。

开关器件状态转换的速度非常重要。当然,开关变换的速度几乎完全由外部驱动电路的功率和有效性确定。但从本质上说,器件及其制造技术--即电惯性对开关速度有决定性作用。
 

西方节选自《精通开关电源设计》,由镭之源激光电源整理

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