MOSFET元件在理論上是可以并聯(lián)使用的，目的是來增強(qiáng)電路的電流驅(qū)動(dòng)能力。但在實(shí)際應(yīng)用過程中，有很多問題是值得我們高度注意的，核心問題就是并不是所有的MOSFET性能參數(shù)都是完全一致的，設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮電路時(shí)刻工作在數(shù)據(jù)手冊(cè)中的參數(shù)范圍內(nèi)，這樣才能保證電路魯棒性的同時(shí)，達(dá)成增強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)能力的目的。
本文將介紹下面幾個(gè)避不開的設(shè)計(jì)注意點(diǎn)：
- 完全導(dǎo)通下的直流工作時(shí)的結(jié)合點(diǎn)溫度
- 影響功率分配的PCB布局方式
- 動(dòng)態(tài)工作時(shí)的柵極驅(qū)動(dòng)
- 感性負(fù)載能量的消耗
1-完全導(dǎo)通下的直流工作時(shí)的結(jié)合點(diǎn)溫度
并聯(lián)的MOSFET完全導(dǎo)通時(shí)，流過每個(gè)MOSFET的電流是和導(dǎo)通電阻Rdson成反比的。假設(shè)并聯(lián)電路中的每個(gè)元件周圍的溫度及自身的熱阻都一致的情況下，初始狀態(tài)時(shí)，擁有低Rdson的元件會(huì)承載較高比例的電流，從而消耗更多的功率，元件的自身溫度會(huì)隨之上升。MOSFET的導(dǎo)通電阻Rdson有著正溫度系數(shù)，電阻值會(huì)隨著溫度的上升而增大，流過的電流值就會(huì)減小，那么并聯(lián)電路中的電流比例就會(huì)重新分配。在工作了一段時(shí)間后，電路達(dá)到了熱平衡，但低導(dǎo)通電阻的MOSFET依舊是溫度最高的。設(shè)計(jì)者就要確保并聯(lián)電路中的任一元件的結(jié)合點(diǎn)溫度都不超過數(shù)據(jù)手冊(cè)中的Tjmax。
示例1：Tamb=125℃ ，Rthj-a=20K/W，三個(gè)MOSFET BUK764R0-40E并聯(lián)的電路
按著上述的初始狀態(tài)和最終熱平衡狀態(tài)分析，有著低導(dǎo)通電阻Rdson的元件M1的溫度最高（174℃ ），接近于Tjmax=175℃，設(shè)計(jì)余量非常小，建議電路重新考慮。
2-影響功率分配的PCB布局方式
對(duì)于提高熱性能，元件結(jié)合點(diǎn)到外表面的熱阻Rthjc是MOSFET固有的屬性，電路的設(shè)計(jì)者是沒有辦法更改的，但是確實(shí)可以改變環(huán)境溫度及元件到周圍空氣的熱阻Rthja。并聯(lián)使用時(shí)，做到熱阻盡可能低的同時(shí)也要使電路中的每個(gè)元件的值一致，從而避免由于功率分配的不均導(dǎo)致某個(gè)元件過熱損壞。那么PCB的布局就顯得尤為重要。
下面列舉了幾種常用的理想的布局方式（顏色較深的陰影部分MOSFET的焊接襯底）：
兩個(gè)或者三個(gè)MOSFET并聯(lián)電路的PCB布局：
六個(gè)MOSFET并聯(lián)電路的PCB布局：
3-動(dòng)態(tài)工作時(shí)的柵極驅(qū)動(dòng)
并聯(lián)MOSFET電路在動(dòng)態(tài)的開關(guān)工作狀態(tài)時(shí)，柵極驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)起著重要的影響。首先，要確保柵極驅(qū)動(dòng)電路的電壓和電流的能力足以驅(qū)動(dòng)并聯(lián)電路中的所有元件。比如三個(gè)元件并聯(lián)使用，每個(gè)元件要達(dá)成期望的開啟速度，就需要2mA的驅(qū)動(dòng)電流，那么三個(gè)元件并聯(lián)就至少要滿足6mA的驅(qū)動(dòng)能力。其次，每個(gè)元件與柵極驅(qū)動(dòng)電路之間都要串聯(lián)一個(gè)柵極電阻（如下圖中的R4，R5和R6）。柵極電阻的作用是取出組內(nèi)MOSFET間的柵極耦合，以至于每個(gè)MOSFET都可以接收到一致的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。每個(gè)MOSFET內(nèi)的極間電荷是不一致的，那么如過沒有這些電阻的話，在導(dǎo)通時(shí)擁有較低的柵極門限電壓的元件的彌勒平臺(tái)就會(huì)嵌住組內(nèi)其他的元件的柵極電壓，這就會(huì)抑制和延緩了其他元件的導(dǎo)通。關(guān)閉的過程也會(huì)是一樣的效果。開關(guān)的時(shí)間不一致就會(huì)影響開關(guān)損耗的不同，這樣就可能出現(xiàn)由于功率分配不均衡導(dǎo)致的熱損壞。
4-感性負(fù)載能量的消耗
當(dāng)并聯(lián)MOSFET電路用來驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載的時(shí)候，就要注意電路關(guān)閉時(shí)，存儲(chǔ)在負(fù)載中的能量的泄放對(duì)元件的沖擊。
感性負(fù)載端產(chǎn)生的能量一般足以超出漏極和源極之間的雪崩擊穿電壓VBRDSS。這就又出現(xiàn)了分配的問題：在數(shù)據(jù)手冊(cè)中也擊穿電壓VBRDSS也會(huì)有一個(gè)范圍值，那么擁有較低的VBRDSS值的元件就會(huì)率先被擊穿，那么它的溫度就會(huì)高于其他的元件，最終由于功率分配的不均衡導(dǎo)致失效。同樣的VBRDSS是真?zhèn)€溫度系數(shù)的，這個(gè)也會(huì)影響組內(nèi)MOSFET的能量分配。
那么解決的辦法有兩個(gè)：一是電路設(shè)計(jì)要確保任意一個(gè)MOSFET都要能在惡劣的溫度下安全地流過在總的雪崩電流。二是通過下圖所示的續(xù)流二極管將感性負(fù)載中的能量泄放掉，從而起到保護(hù)MOSFET的作用（但要注意負(fù)載的要求，因?yàn)樵诶m(xù)流階段仍有電流流過負(fù)載）。
顯然，如果充分考慮數(shù)據(jù)手冊(cè)中的參數(shù)及功率分配均衡的問題，MOSFET是完全可以并聯(lián)使用的。希望本文能對(duì)大家有所幫助。