開關(guān)管作為開關(guān)電源的核心器件，我們常常將其比喻成我們的心臟，其工作狀態(tài)直接決定電源的效率、可靠性與穩(wěn)定性。我們目前常見的開關(guān)管有半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）和絕緣柵雙極型晶體管（IGBT），MOS管比較常用于低 - 中功率場景，IGBT則多比較常用于高電壓、大功率的工業(yè)領(lǐng)域。

   開關(guān)管對我們開關(guān)電源影響比較大的參數(shù)主要有導(dǎo)通電阻、閾值電壓、開關(guān)管寄生電容和最大耐壓值：

   導(dǎo)通電阻R_{DS(on)}：這個參數(shù)直接影響我們開關(guān)管的導(dǎo)通損耗，開關(guān)管的導(dǎo)通電阻越低，我們開關(guān)電源的效率越高。舉個例子：在10A電流下，如果導(dǎo)通電阻為 0.01Ω的MOSFET比導(dǎo)通電阻為 0.05Ω的器件損耗會降低80%。

   閾值電壓V_{GS(th)}：這個參數(shù)直接決定了開關(guān)管導(dǎo)通所需最小柵極電壓。若閾值電壓過高，我們的開關(guān)管可能導(dǎo)致驅(qū)動不足；過低則可能易受噪聲干擾發(fā)生誤觸發(fā)。

   寄生電容（C_{GS}、C_{GD}、C_{DS}）：這個參數(shù)主要影響開關(guān)管開關(guān)的速度與損耗；在高頻應(yīng)用中，寄生電容需盡可能小，以減少充放電時間與損耗。

   最大耐壓值（V_{DS}）：這個參數(shù)必須高于電源輸入電壓峰峰值，否則易導(dǎo)致器件擊穿。舉個例子：用于220V交流輸入的開關(guān)電源，我們要考慮輸入電壓和開關(guān)管關(guān)閉時浪涌電壓進(jìn)行疊加的電壓，所以我們的開關(guān)管最大耐壓值至少要選擇600V以上的。

   開關(guān)管在開關(guān)電源中交替工作于導(dǎo)通與關(guān)斷兩種狀態(tài)，我們以MOSFET為例：

   在開啟瞬間，柵極電壓上升，柵極 - 源極電容充電，溝道逐漸形成。此階段存在開通損耗，主要由電壓與電流的重疊產(chǎn)生，可通過降低柵極驅(qū)動電阻、優(yōu)化驅(qū)動電路來減少損耗。當(dāng)柵極與源極間施加高于閾值電壓的正向電壓時，溝道形成，漏極與源極間呈現(xiàn)低阻態(tài)（導(dǎo)通電阻R_{DS(on)}），電流可高效通過。此時，開關(guān)管損耗主要源于導(dǎo)通的發(fā)熱，即P_{on} = I^2 \times R_{DS(on)}。

   在關(guān)斷瞬間，柵極電壓下降，放電，溝道消失。此時，寄生電容與線路電感會引發(fā)電壓尖峰，可能擊穿開關(guān)管。需通過緩沖RCD吸收電路或零電壓開關(guān)ZVS、零電流開關(guān)ZCS軟開關(guān)技術(shù)進(jìn)行抑制過電壓。柵極電壓低于閾值電壓時，溝道消失，開關(guān)管等效為高阻態(tài)，阻斷電流傳輸。理想情況下關(guān)斷損耗為零，但實(shí)際存在漏電流與寄生電容，導(dǎo)致額外損耗。

   我們開關(guān)管在不同類型的開關(guān)電源中作用也不盡相同，我們以三種最基本的結(jié)構(gòu)來了解一下開關(guān)管的位置及作用：

   在降壓型開關(guān)電源中，開關(guān)管一般串聯(lián)在輸入與輸出之間。開關(guān)管導(dǎo)通時，輸入電壓向負(fù)載供電并為電感充電；關(guān)斷時，電感通過續(xù)流二極管維持輸出。開關(guān)管承受的電壓為輸入電壓，電流為負(fù)載電流，適合低電壓、大電流輸出場景，如下圖所示：

   在升壓型開關(guān)電源中，開關(guān)管連接于電感與地線之間。導(dǎo)通時，電感儲能；關(guān)斷時，電感與輸入電壓疊加向負(fù)載供電。開關(guān)管承受的電壓為輸出電壓，需選擇高耐壓型號如下圖所示：

   在升降壓型開關(guān)電源拓?fù)渲?，開關(guān)管連接于輸入端與電感二極管交接處，如下圖所示：

    開關(guān)管的性能與工作狀態(tài)是開關(guān)電源設(shè)計的核心。深入理解其導(dǎo)通、關(guān)斷特性及關(guān)鍵參數(shù)，結(jié)合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化驅(qū)動電路與保護(hù)措施，才能實(shí)現(xiàn)電源的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。