如何防止开关晶体管的损坏
0 2023-01-19

工作于开关状态的晶体管由于电流变化率di/dt和电压变化率dv/dt而产生瞬态过电流和瞬态过电压,这种现象称为电应力。电应力的本质是瞬时功耗的集中。这种电压和电流过冲形成的尖峰和毛刺,很容易损坏晶体管。晶体管在整个开关周期中,最危险的情况是出现在晶体管关断时。尤其是晶体管在感性负载的情况下,当晶体管截止时,会产生非常高的尖峰电压,损坏晶体管。

为防止开关晶体管的损坏,可以采取一下措施:

1、反向二极管保护

图一

如图一示,二极管的作用是当晶体管的集电极电压突然变负时提供电流通路,使晶体管旁路。这种二极管可以防止晶体管反向导通而损坏。由于开关晶体管dv/dt非常高,用作保护的二极管必须选用快速恢复型二极管,以保证二极管能够迅速反应得以保护晶体管。对于二极管的耐压要求,一般其截止电压为开关晶体管C-E间电压的2倍。

2、RC阻尼电路

图二

图二中,在晶体管关断时,RC阻尼电路能够一直晶体管集电极和发射极间出现的浪涌电压。

3、充放电型RCD阻尼电路

图三

图三适用于带有较窄反向偏置安全工作区的器件浪涌电压一致。当晶体管关断时,电容C通过二极管被充电,充电电压接近VCC。当晶体管导通时,C再经过电阻R放电。通过RCD阻尼电路吸收了一定的功率,从而减轻了开关管的负担。充放电型RCD吸收电路损耗较大,不太适合较高频率场合下的应用。

4、放电阻塞型RCD阻尼电路

图四

图四中的RCD吸收电路损耗较小,虽然对浪涌电压抑制作用不是很明显,但在开关导通时的集电极冲击电流的吸收效果比较显著。当开关管关断时,二极管对电阻充当短路器,可提高对电压的吸收效果。电容C的容量不能太小,否则会增大开关损耗。如果电容容量过大,在开关管导通时,电容的容量不能充分的恢复到电源,将增加损耗。这种RCD吸收网络适用于具有较宽反向偏置安全工作区的器件。


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