功率MOS管具有優異的熱穩定性,不會發生熱失控,因此 並聯多個MOSFET是一種很常見的使用方法,它可以減少傳導損耗和分散功耗,以便限制最大結溫。
1.功率MOS並聯要點:
在高速下空中高功率下,進行並行連接時,最主要的是需要避免電流集中,以及過電流,能夠確保在所有可能的負載條件下,很好地平衡、均勻所有流過器件的電流。
2.功率MOS並聯時的靜態/動態動作
靜態:
Rds(on)較低的MOS管能夠導通更多的電流。
當它升溫時,Rds(on)增加,部分電流將轉移到其他MOS管上,電流共用取決於每個MOS的相對的電阻值。
注意:a.每個MOS的電流與其接通電阻的Rds(on)的倒數成正比關係;
b.熱耦合良好的平行放置MOS的結溫度大致相同。
動態:
動態運行時,閾值電壓Vgsth最低的MOS管首先打開,最後關閉。這種MOS管一般會佔據更多的開關損耗,並且在開關轉換過程中,承擔了更高的電應力。
3.開啟、關斷閾值保持一致
由於功率MOS切換時間會有所差異,因此在通電和斷電期間容易出現不平衡,而在開關時間上的變化很大程度是由門-源閾值電壓Vth的值。即:Vth的值越小,通電時間越快。相反,斷電期間,Vth的值越大,截止的速度就越快。
此外,當電流集中在一個具有較小Vth的功率MOS上時,通電與斷電的過程中會出現電流不平衡,這會讓設備功率損耗過大,導致故障。因此,最好使用相近Vth值以及開關時間的變化,在每個MOS之間插入一個電阻,可以確保穩定運行以及防止異常振盪。
4. 其他要點:
A.每個MOS需要柵極電阻,且阻值在幾Ω到幾十Ω,防止電流共用和振盪;
B.MOS管具備良好的熱耦合,確保電流和熱平衡;
C.避免在GS之間添加外部器件,可以適當調整電阻值,優化開關速度。
問題來了,那並聯多個 雙極電晶體和MOS管有什麼主要區別嗎?
雙極電晶體由於是基極電流驅動,因此電流平衡更容易被基極-發射極電壓Vbe的波動所破壞,這樣會導致並聯連接均衡會變得困難。
而功率MOS管,由於是電壓驅動,因此只需要向並聯連接的每個MOS管提供驅動電壓就可以保持相當不錯的均衡性,使並聯更加容易,因此MOS管相比雙極電晶體,在多個並聯的場景中會更有優勢。
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