在穩(wěn)態(tài)條件下，并聯(lián)mosfet工作良好，共享電流，在每個(gè)相同的電壓。MOSFET的on電阻(Roslon)具有正的溫度系數(shù)，即Rps(on)隨著溫度的升高而增大。這種已知的現(xiàn)象有助于并聯(lián)mosfet，因?yàn)樗兄谄胶舛鄠€(gè)mosfet之間的電流。電流通過電阻最小的路徑，當(dāng)電流在一個(gè)MOSFET中增加時(shí)，功率損耗也會(huì)增加，加熱器件并增加Ros(on)。此時(shí)，電流將流向另一個(gè)電阻較低的mosfet，從而導(dǎo)致mosfet之間的固有電流共享。
在轉(zhuǎn)換條件下，情況就完全不同了。一般來說，MOSFET表現(xiàn)得像一個(gè)電壓控制開關(guān)。在開關(guān)的動(dòng)態(tài)過程中，許多因素會(huì)引起電流和電壓的不平衡，特別是在高頻時(shí)。MOSFET的特性，包括柵閾值電壓、正向跨導(dǎo)、總柵電荷(Q)、Ros(on)、實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路和PCB中的寄生電感，都是造成電流和電壓失衡的因素。MOSFET的參數(shù)在器件生產(chǎn)時(shí)是固定的，在實(shí)際應(yīng)用中是不能改變的，篩選MOSFET以獲得精確匹配的參數(shù)在經(jīng)濟(jì)上具有挑戰(zhàn)性。防止這些問題的最好方法是使用適當(dāng)?shù)臇膨?qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)技術(shù)，以確保并聯(lián)mosfet之間的電流和電壓是適當(dāng)平衡的。
1、由MOSFET參數(shù)引起的電流不平衡
了解MOSFET參數(shù)以及它們?nèi)绾斡绊懖⒙?lián)MOSFET應(yīng)用中的電流和電壓平衡是確定可能出現(xiàn)的問題的正確解決方案的重要的第一步。
閾值電壓，門到sourec (VsstTH):并聯(lián)mosfet通常由相同的門驅(qū)動(dòng)器或門驅(qū)動(dòng)器信號(hào)驅(qū)動(dòng)。門到源閾值電壓(Vas(TH)較低的MOSFET會(huì)比VsTH稍高的第二MOSFET打開得更快，這導(dǎo)致VGs(TH)較低的MOSFET流過的電流更大，電流不平衡。
正向跨導(dǎo)(grs:在MOSFET關(guān)閉的截止區(qū)和MOSFET完全打開的歐姆區(qū)之間的飽和區(qū)，漏電流由柵極到源極電壓(Vas)控制。該區(qū)域由器件的正向跨導(dǎo)(gFs)特性控制，不同的門到源電壓會(huì)在開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中造成電流不平衡，反之亦然。
柵極電荷(Q總柵極電荷，打開MOSFET并使電流從漏極流向源所需的柵極總電荷)將顯著影響MOSFET的開關(guān)速度。當(dāng)多個(gè)mosfet并行時(shí)，如果其中一個(gè)mosfet的Q值較低，那么它將比其他mosfet更快地啟動(dòng)。這種更快的打開導(dǎo)致MOSFET在過渡期間處理大部分電流，導(dǎo)致另一種不平衡電流條件
2、閘極驅(qū)動(dòng)電阻對(duì)電流不平衡的影響
在圖1所示的柵極驅(qū)動(dòng)電路中，故意產(chǎn)生了不匹配，并進(jìn)行了測(cè)試，以顯示不匹配的柵極電阻的影響。如第3節(jié)所示，在高頻應(yīng)用中推薦使用柵極電阻，以避免額外的并發(fā)癥，確保這些柵極電阻盡可能匹配是至關(guān)重要的。在圖1所示的柵極驅(qū)動(dòng)電路中，Q1和Q2是并聯(lián)的。R1是與Q1門串聯(lián)的驅(qū)動(dòng)電阻。R3與R1和Q2的門相連。這將導(dǎo)致門驅(qū)動(dòng)程序不匹配
圖2a和圖2b顯示了由于柵極驅(qū)動(dòng)電阻失配而導(dǎo)致的開關(guān)過程中柵極到源極的電壓。通道1顯示Q1的開斷時(shí)間更快，這是門電阻略低的結(jié)果。與流過Q2的電流相比，這些更快的開關(guān)時(shí)間會(huì)導(dǎo)致流過Q1的電流更大。Q1源和漏極的寄生電感電流越高，產(chǎn)生的電壓峰值和振鈴越大。圖2a和圖2b中Q1和Q2之間的差異表明，Q1在過渡過程中處理更大的峰值電流，這是由于柵驅(qū)動(dòng)電阻不匹配造成的。在過渡過程中平衡通過每個(gè)MOSFET的電流是很重要的，以避免在并行應(yīng)用程序中對(duì)其中一個(gè)MOSFET施加過大的應(yīng)力，使用匹配的門電阻是實(shí)現(xiàn)所需性能的關(guān)鍵。
3、柵極驅(qū)動(dòng)電路布局對(duì)電壓不平衡的影響
在高功率、高頻應(yīng)用中，PCB的寄生電感會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響。如果漏極中的雜散電感控制不好，可能會(huì)導(dǎo)致MOSFET失效。
圖3顯示了兩個(gè)并聯(lián)的mosfet中的寄生電感，故意偏置以模擬較差的布局。
在該電路中，Q1的漏電感為40nH (L1)， Q2的電感為20nH (L2)。AOT470是一個(gè)75V的MOSFET，是為這個(gè)模擬選擇的。
在關(guān)斷過程中，由寄生電感和變化電流(V =L* di/dt)決定的最大漏極電壓加上一個(gè)電壓。如果匹配電路具有相同的di/dt特性，并且對(duì)每個(gè)MOSFET的寄生電感進(jìn)行優(yōu)化，那么每個(gè)器件所看到的最大漏電壓將近似相同
當(dāng)管中寄生電感不同時(shí)，V = L* di/dt項(xiàng)引起的兩個(gè)過電壓是不相等的。這種差異反過來影響pi/dt的大小，并最終導(dǎo)致Q1的漏極電壓更高。此外，由于Q1的漏電感較大，當(dāng)L1環(huán)中Coss為AOT470且電路中存在寄生電阻時(shí)，Q1的振鈴幅度也較大(如圖4所示)。在關(guān)斷過程中，振鈴和漏極上的電壓尖峰的組合很容易使MOSFET超過其最大的額定漏源電壓并導(dǎo)致故障。通過仔細(xì)設(shè)計(jì)如圖2.2所示的柵極驅(qū)動(dòng)電路，在PCB布線時(shí)盡量減小寄生電路電感，電路設(shè)計(jì)人員可以避免這些不匹配。
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