3.管理並聯MOSFET應用中潛在的電位振盪 當並聯兩個MOSFET時，許多設計人員傾向於將兩個柵極和兩個漏極直接連接在一起。然而，這種方法很容易導致柵極振盪。在最壞的情況下，振盪幅度甚至可能超過最大額定柵極電壓，最終損壞MOSFET。 3.1 有關振盪的例子 圖5顯示了當兩個柵極直接連接在一起時可能發生的振盪的一個示例。在開啟和關閉轉換過程中會發生~150MHz的高頻振盪。這些振盪通常具有非常高的振幅，並且很容易超過柵源電壓或漏源電壓的最大額定值，從而損壞器件。 通過使用單獨的柵極驅動電阻，可以很容易地消除振盪。圖6顯示了在每個MOSFET的柵極中添加單個電阻的結果。兩個MOSFET上的柵極和漏極電壓幾乎相同，這意味著當並聯時，可以假設通過每個器件的電流是相同的。這大大提高了電路的可靠性。 3.2閘門振盪的根本原因分析 為了理解直接連接在一起的兩個MOSFET柵極處高頻振盪的原因，分析等效電路非常重要。圖7顯示了兩個並聯的MOSFET，其中寄生漏極電感、柵極電容（Cgd）和柵極電阻都很詳細。這些組件形成低阻抗迴路，可以被視為串聯RLC等效電路。 串聯RLC電路諧振頻率： 當兩個AOT474功率MOSFET並聯時，產生的振盪是由於C值減小，這反過來又增加了Q因子（Q與C成反比）。解決方案是將一個10Ώ的單獨柵極電阻連接到每個MOSFET的柵極，以降低Q因子並抑制柵極上的振盪，如圖6所示。 圖8a、8b和圖9中的電路仿真進一步證明了為什麼串聯柵極電阻對抑制振盪很重要。該模型中使用的參數來自AOT474數據表的電氣規範。該設備的內部R為2.8Ώ，C為36pF。假設迴路中的寄生電感為60nH，新的等效電路和等效阻抗值如圖8a所示。圖8b顯示了為每個MOSFET添加一個10Ώ串聯柵極電阻的影響，將有效柵極電阻從5.6Ω增加到25.6Ω。 使用從AOT474數據表獲得的參數和圖8a和8b所示的等效電路模型進行的小信號分析產生了圖9所示的結果。通過模擬圖8a中的電路獲得的紅色曲線顯示了高Q下約150MHz的諧振頻率，這與圖5中所示的波形很好地對應。藍色曲線是圖8b中等效電路的仿真結果，顯示了在每個MOSFET柵極添加10Ω柵極電阻的影響。電路的Q因子顯著降低，解釋了圖6所示的非常乾淨的柵極驅動波形的結果。 結論： 在開關應用中使用並聯MOSFET時，為了獲得最佳的均流和電壓平衡，在設計電路時必須小心。每個MOSFET的專用柵極電阻將有助於匹配導通和關斷時間，同時消除高頻振盪的可能性。在PCB布局過程中，適當注意儘量減少電流迴路，同時保持跡線長度短、寬和匹配，以減少高電流路徑中的寄生電感量，這將有助於保持電壓相等並在設計規範範圍內。 References 1.Paralleling of MOSFETs J.B. Forsythe, IEEE-IAS Conference Record, October 1981.
QAIN Min, XU Ming-qian, Min Zhi-nan (Institute of Mechanical Engineering, Tongji University, Shanghai 201804, China, 2007.11 |
