開關電源設計：何時使用BJT而非MOSFET？

MOSFET已經是開關電源范疇的絕對主力器件。但在一些實例中，與MOSFET相比，雙極性結式晶體管(BJT)可能依然會有一定的優點。特別是在離線電源中，成本和高電壓（大于1kV）是使用BJT而非MOSFET的兩大理由。

在低功耗（3W及以下）反激式電源中，很難在成本上擊敗BJT。大批量購買時，一個13003NPN晶體管價格可低至0.03美元。該器件不僅可解決700VVCE，而且無需過大的基流便可驅動幾百毫安的電流。使用BJT，增益和功率耗散可能會將實際使用限制在低功耗使用中。在這些低功耗標準下，MOSFET與BJT之間的效率差異非常纖細。下圖1對比了兩個相近5V/1W設計的效率。第一個設計是230VAC輸入、5.5V/250mA非隔離式反激轉換器使用MOSFET，而另一個設計則是120VAC輸入、5V/200mA反激轉換器使用BJT。這并不是完全公平的對比，因為這兩個電源在設計上采用不同的輸入電壓運行，但它說明了它們的效率有多相近。

圖1：反激轉換器MOSFET設計與BJT設計的效率對比

有些新控制器實際是設計用于驅動BJT的，目的是提供最低成本的處理方案。在大多數情況下，具有外部BJT的控制器比蘊含集成型MOSFET的控制器便宜。在使用BJT控制器進行設計時，非得留意確保BJT的基極驅動與增益足以在變壓器中提供必要的峰值電流。

在略微偏高的功率級下，FET與BJT的效率差異就會變得較為分明，原由在于BJT較差的開關特性與壓降。但是，對于輸入電壓高于100-240VAC典型家用及商用電壓范圍的使用來說，BJT可能仍有優點。工業使用與功率計就是這種情況的兩個實例，它們可能需要更高的輸入電壓。價格合理的MOSFET只能用于1kV以下。在有些功率計使用中，線路電壓可能會超過480VACrms。在整流器后會達到680Vdc以上的電壓。對于三相位輸入，這一數字可能還會更高。電源開關需要能夠承受這種電壓以及反射輸出電壓與漏電峰值。在這些使用中，MOSFET可能根本就無法作為選項，因此BJT就成了最簡單、最低成本的處理方案。

我們之前討論過，當功率級提高到3W以上時，BJT中的開關損失可能就會成為大問題。使用級聯連接來驅動BJT可以緩解這一問題。下圖2（摘自PMP7040）是級聯連接的工作情況。BJT(Q1)的基極連接至VCC電軌，同時發射極被拉低用以打開開關。在UCC28610內部，一個低電壓MOSFET將DRV引腳拉低，并由一個內部電流感應來安排峰值開關電流。由內部MOSFET實現快速關斷，因為它與外部高電壓BJT串聯。

圖2：PMP7040原理圖展示級聯連接的工作情況

總之，BJT可能會在您的電源中具有緊要意義，依然是有一些原由的。在低于3W的使用中，它們可能會在不怎么影響性能的情況下，具有低成本優點。在更高電壓下，它們可在MOSFET選擇可能具有局限性的情況下提供更多選擇。

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