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)期間的均流本質上是穩(wěn)定的，不在本文討論范圍內；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，以相同的頻率驅動相同的感性負載并捕獲流過它們的電流來捕獲結果。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