多年來，功率 MOSFET 一直是大功率應用的支柱，可靠地提供大電流。然而，隨著電源應用技術的進步，需要極高水平的電流。這些應用已經(jīng)達到了實現(xiàn)一個 MOSFET 不再足夠的功率水平要求，迫使設計人員求助于并聯(lián)放置 MOSFET。

并聯(lián)MOSFET的問題及解決方案

為了實現(xiàn)良好的并聯(lián)設計，傳統(tǒng)上選擇 MOSFET——通過篩選——基于它們的閾值電壓相似，以確保它們同時導通。然而，屏蔽 MOSFET 會增加成本和復雜性，并且仍然容易受到溫度不穩(wěn)定性的影響。因此，考慮到上述問題，專用 MOSFET 技術可以在并聯(lián)應用中提供更好的解決方案，而無需額外的篩選過程。

均流與 MOSFET 中的兩種主要模式相關：動態(tài)（即開關轉(zhuǎn)換）和穩(wěn)態(tài)/傳導（即通過導通電阻）。對于 MOSFET 而言，穩(wěn)態(tài)期間的均流本質(zhì)上是穩(wěn)定的，不在本文討論范圍內(nèi)；本說明的重點是動態(tài)期間的電流共享。在切換期間，重要的是并聯(lián)設備同時開啟。在其中一個并聯(lián) MOSFET 比另一個更早開啟的情況下，該設備將傳導完整的系統(tǒng)電流，直到其他設備開啟，使其面臨磨損和潛在故障的風??險。MOSFET 在不同時間的導通是由于 V GS的自然擴散閾值電壓。無論制造商或技術如何，都不能保證兩個 MOSFET 具有相同的閾值電壓。為了克服這個問題，設計人員通常采用一種解決方案，通過匹配的閾值電壓篩選和選擇 MOSFET，縮小值的范圍。這需要額外的制造過程，這會增加成本和復雜性。

V GS閾值電壓的匹配是一種有效的方法，但并不能解決與作為參數(shù)的 V GS相關的所有問題。閾值電壓與溫度有關并具有負溫度系數(shù)，這意味著如果溫度升高，器件閾值電壓電平會下降。如果器件在不同溫度下運行，它們的 V th差異會更大。這是因為較熱的器件由于溫度不匹配而使其 V th電平下降，從而提前開啟。因此，在理想制造環(huán)境中被認為匹配的設備在實際應用中不一定保持匹配。這種效果如圖 1 和圖 2 所示。

圖 1：比較低溫下的常規(guī)與均流技術

圖 2：在加熱時比較常規(guī)與均流技術

溫度均流

圖 1 和圖 2 顯示了在并聯(lián)應用中測量的結(jié)果。在圖 1 中，頂部的兩條軌跡，藍色和黃色，是兩條PSMN2R0-100SSF [i]使用常規(guī)技術的設備，其閾值電壓之間有 0.5V 的差值。底部的兩條跡線（綠色和紅色）是采用 Nexperia 均流技術的器件，其閾值電壓范圍為 0.5V。使用常規(guī)技術和 Nexperia 均流技術的測試具有相同的電路設計，以相同的頻率驅(qū)動相同的感性負載。對于常規(guī)和均流技術，在相同時間、溫度和速率（分別為藍色和綠色跡線）的情況下，以較低閾值電壓對器件施加熱量。比較圖 2 和圖 1 可以看出，與 Nexperia 均流技術相比，常規(guī)技術在溫度方面并不穩(wěn)定。這背后的原因是 Nexperia 均流技術不依賴于閾值電壓來保持匹配以均勻分流。這很重要，因為現(xiàn)實生活中的應用可能不一定會在 PCB 上的所有并聯(lián) MOSFET 上實現(xiàn)均勻的溫度。因此，在制造環(huán)境中篩選和匹配的設備可能無法在實際應用中保持匹配。

較高電流下的均流

與前面提到的制造篩選工藝方法相比，Nexperia 均流技術解決了在技術本身內(nèi)實現(xiàn)更均等的均流問題。使用具有 Nexperia 均流技術的 MOSFET 意味著設計工程師不再需要依賴 V th參數(shù)匹配。該技術在溫度下保持穩(wěn)定，并提供更好的均流性能，如圖 3 和圖 4 所示，與 Nexperia 電流相比，選擇了閾值電壓范圍為 0.5V 的常規(guī)技術的真實測量結(jié)果-共享技術也具有相同的 0.5-V 閾值電壓分布。通過將來自每種技術的兩個設備放置在同一塊板上，以相同的頻率驅(qū)動相同的感性負載并捕獲流過它們的電流來捕獲結(jié)果。在這個例子中，每個設備在 20 kHz 下開關的電流大約為 75 A。但是，常規(guī)技術并聯(lián)設備之間的峰值電流差異超過 30 A，而 Nexperia 均流技術僅相差 5 A。

圖 3：閾值電壓范圍為 0.5V 的常規(guī)技術

圖 4：Nexperia 均流技術，閾值電壓分布為 0.5V

值得指出的是，與圖 4 相比，常規(guī)技術需要大約 5 μs 才能開始更均等地共享電流，其中設備在不到 0.5 μs 內(nèi)開始均等共享。對于常規(guī)技術，具有較低 V th的設備將增加應力，增加磨損和故障風險。進行的進一步測試（此處未顯示）表明均流的動態(tài)響應是恒定的，這意味著如果頻率增加，動態(tài)響應仍將相同。因此，Nexperia 均流技術也有利于以更高頻率進行切換的應用。

結(jié)論

如實際實驗室測量所示，Nexperia 均流技術為并行 MOSFET 設計應用帶來明顯優(yōu)勢。它提供了一種不需要基于V th進行篩選，也不依賴于V th來實現(xiàn)更均等的均流的技術解決方案。該技術解決了在較高電流下均流的問題，并且對整個 PCB 的溫度變化具有彈性——正如實際應用中所經(jīng)歷的那樣。

審核編輯：劉清