ZHCADF1 May 2022 CSD13201W10 , CSD13202Q2 , CSD13302W , CSD13303W1015 , CSD13306W , CSD13380F3 , CSD13381F4 , CSD13383F4 , CSD13385F5 , CSD15380F3 , CSD15571Q2 , CSD16301Q2 , CSD16321Q5 , CSD16322Q5 , CSD16323Q3 , CSD16325Q5 , CSD16327Q3 , CSD16340Q3 , CSD16342Q5A , CSD16401Q5 , CSD16403Q5A , CSD16404Q5A , CSD16406Q3 , CSD16407Q5 , CSD16408Q5 , CSD16409Q3 , CSD16410Q5A , CSD16411Q3 , CSD16412Q5A , CSD16413Q5A , CSD16414Q5 , CSD16415Q5 , CSD16556Q5B , CSD16570Q5B , CSD17301Q5A , CSD17302Q5A , CSD17303Q5 , CSD17304Q3 , CSD17305Q5A , CSD17306Q5A , CSD17307Q5A , CSD17308Q3 , CSD17309Q3 , CSD17310Q5A , CSD17311Q5 , CSD17312Q5 , CSD17313Q2 , CSD17318Q2 , CSD17322Q5A , CSD17327Q5A , CSD17381F4 , CSD17382F4 , CSD17483F4 , CSD17484F4 , CSD17501Q5A , CSD17505Q5A , CSD17506Q5A , CSD17507Q5A , CSD17510Q5A , CSD17522Q5A , CSD17527Q5A , CSD17551Q3A , CSD17551Q5A , CSD17552Q3A , CSD17552Q5A , CSD17553Q5A , CSD17555Q5A , CSD17556Q5B , CSD17559Q5 , CSD17570Q5B , CSD17571Q2 , CSD17573Q5B , CSD17575Q3 , CSD17576Q5B , CSD17577Q3A , CSD17577Q5A , CSD17578Q3A , CSD17578Q5A , CSD17579Q3A , CSD17579Q5A , CSD17581Q3A , CSD17581Q5A , CSD17585F5 , CSD18501Q5A , CSD18502KCS , CSD18502Q5B , CSD18503KCS , CSD18503Q5A , CSD18504KCS , CSD18504Q5A , CSD18509Q5B , CSD18510KCS , CSD18510KTT , CSD18510Q5B , CSD18511KCS , CSD18511KTT , CSD18511Q5A , CSD18512Q5B , CSD18513Q5A , CSD18514Q5A , CSD18531Q5A , CSD18532KCS , CSD18532NQ5B , CSD18532Q5B , CSD18533KCS , CSD18533Q5A , CSD18534KCS , CSD18534Q5A , CSD18535KCS , CSD18535KTT , CSD18536KCS , CSD18536KTT , CSD18537NKCS , CSD18537NQ5A , CSD18540Q5B , CSD18541F5 , CSD18542KCS , CSD18542KTT , CSD18543Q3A , CSD18563Q5A , CSD19501KCS , CSD19502Q5B , CSD19503KCS , CSD19505KCS , CSD19505KTT , CSD19506KCS , CSD19506KTT , CSD19531KCS , CSD19531Q5A , CSD19532KTT , CSD19532Q5B , CSD19533KCS , CSD19533Q5A , CSD19534KCS , CSD19534Q5A , CSD19535KCS , CSD19535KTT , CSD19536KCS , CSD19536KTT , CSD19537Q3 , CSD19538Q2 , CSD19538Q3A , CSD22202W15 , CSD22204W , CSD22205L , CSD22206W , CSD23202W10 , CSD23203W , CSD23280F3 , CSD23285F5 , CSD23381F4 , CSD23382F4 , CSD25202W15 , CSD25211W1015 , CSD25213W10 , CSD25304W1015 , CSD25310Q2 , CSD25402Q3A , CSD25404Q3 , CSD25480F3 , CSD25481F4 , CSD25483F4 , CSD25484F4 , CSD25485F5 , CSD25501F3 , CSD75207W15 , CSD75208W1015 , CSD83325L , CSD85301Q2 , CSD85302L , CSD85312Q3E , CSD86311W1723 , CSD86330Q3D , CSD86336Q3D , CSD86350Q5D , CSD86356Q5D , CSD86360Q5D , CSD87312Q3E , CSD87313DMS , CSD87330Q3D , CSD87331Q3D , CSD87333Q3D , CSD87334Q3D , CSD87335Q3D , CSD87350Q5D , CSD87351Q5D , CSD87351ZQ5D , CSD87352Q5D , CSD87353Q5D , CSD87355Q5D , CSD87381P , CSD87384M , CSD87501L , CSD87502Q2 , CSD87503Q3E , CSD87588N , CSD88537ND , CSD88539ND , CSD88584Q5DC , CSD88599Q5DC
1 應(yīng)用簡報(bào)
并聯(lián)功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 (MOSFET) 是一種降低傳導(dǎo)損耗并在多個(gè)器件上分散功率耗散以限制最高結(jié)溫的常見方法。本應(yīng)用簡報(bào)分享了在各種應(yīng)用中并聯(lián)功率 MOSFET 的最佳實(shí)踐和示例。
圖 1 功率 MOSFET 導(dǎo)通電阻與溫度之間的關(guān)系首先，考慮兩個(gè) FET 并聯(lián)時(shí)的靜態(tài)工作方式，如圖 2 所示。
圖 2 兩個(gè) MOSFET 并聯(lián)每個(gè) FET 中的電流與其導(dǎo)通電阻 RDS(on) 的倒數(shù)成正比。當(dāng)然，具有最低 RDS(on) 的器件將承載更多電流。隨著溫度升高，其 RDS(on) 增加，將部分電流轉(zhuǎn)移到其他 FET。具有良好熱耦合性能的并聯(lián) FET 的結(jié)溫將大致相同。電流共享仍取決于每個(gè) FET 的相對導(dǎo)通電阻，并將在 MOSFET 數(shù)據(jù)表中指定的 RDS(on) 容差范圍內(nèi)。
在動態(tài)運(yùn)行期間，具有最低閾值電壓 VGS(th) 的 FET 會首先導(dǎo)通并最后關(guān)斷。此 FET 會吸收更多的開關(guān)損耗，并在開關(guān)轉(zhuǎn)換期間產(chǎn)生更高的應(yīng)力。在某種程度上，熱共享效應(yīng)平衡了開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗，并且 FET 將在大致相同的溫度下運(yùn)行。
并聯(lián)功率 MOSFET 時(shí)的最佳實(shí)踐
以下是并聯(lián)使用 FET 時(shí)的有用提示：
- 每個(gè) FET 都需要自己的柵極電阻器，阻值從幾歐姆到幾十歐姆不等。這有助于實(shí)現(xiàn)電流共享并防止柵極振蕩。
- FET 需要良好的熱耦合以確保器件之間的電流和熱平衡。它們可以安裝在公共散熱器或銅平面上，以保持相同的溫度。
- 在合理范圍內(nèi)，每個(gè) FET 的放置和布局應(yīng)完全相同且對稱，以均衡關(guān)鍵柵源環(huán)路和漏源環(huán)路中的寄生電感。
- 確保柵極驅(qū)動電路可以驅(qū)動多個(gè)器件的更高電容（電荷），而不會變得過熱。請記住，總電容（電荷）是各電容（電荷）乘以并聯(lián) MOSFET 的數(shù)量。
- 避免在柵源極或柵漏極之間添加外部電容器。如有必要，調(diào)整柵極電阻值以優(yōu)化 FET 的開關(guān)速度。
- 如果需使用齊納二極管來保護(hù) MOSFET 驅(qū)動器，請將二極管放置在柵極電阻器之前并靠近柵極驅(qū)動器輸出。
原理圖和 PCB 布局示例
圖 3 展示了 TPS2482 熱插拔評估模塊 (EVM) 的部分原理圖和圖片。
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如圖 4 所示，TPS2482 EVM 使用兩個(gè)并聯(lián)的 CSD18501Q5A MOSFET。原理圖顯示了每個(gè) FET 都具有一個(gè) 10Ω 柵極電阻器；齊納二極管在柵極驅(qū)動器輸出端，位于柵極電阻器之前。FET 靠近放置在相同的覆銅平面上，并使用過孔實(shí)現(xiàn)出色的熱耦合以散發(fā)熱量。
圖 4 中顯示的下一個(gè)示例來自效率大于 98% 的 18V/1kW、160A 峰值電流、高功率密度無刷電機(jī)驅(qū)動參考設(shè)計(jì)。
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此參考設(shè)計(jì)在每個(gè)級并聯(lián)使用兩個(gè) CSD88584Q5DC 功率 MOSFET。將 MOSFET 連接到同一個(gè)散熱器可實(shí)現(xiàn)良好的熱耦合，這有助于從封裝頂部帶走熱量。該設(shè)計(jì)針對電源塊中的每個(gè) FET 包含獨(dú)立的 3.3Ω 柵極電阻器。
圖 5 中顯示的最后一個(gè)示例來自適用于叉車交流牽引電機(jī)且由 48V 直流電池供電的 5kW 逆變器功率級參考設(shè)計(jì)。
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此參考設(shè)計(jì)為每個(gè)級中的高側(cè)和低側(cè)開關(guān)使用五個(gè)并聯(lián)的 CSD19536KTT 功率 MOSFET。FET 安裝在絕緣金屬基板上，以便冷卻并在器件之間實(shí)現(xiàn)出色的熱耦合。每個(gè) FET 都有一個(gè) 8.2Ω 柵極電阻器。
結(jié)語
并聯(lián) MOSFET 憑借其固有的電流和熱共享特性，可以降低傳導(dǎo)損耗并限制其最高結(jié)溫。并聯(lián)運(yùn)行功率 MOSFET 有助于解決本文中討論的問題，但需要的元件數(shù)量和成本更高，PCB 面積更大。在可能的情況下，請使用單個(gè) FET；如果無法做到，請?jiān)谀膽?yīng)用中仔細(xì)考量并聯(lián) FET 的設(shè)計(jì)和布局，以確保成功。
其他資源
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