并联MOSFET


18

当我上学时,我们有一些基本的电路设计之类的东西。我知道这是个坏主意:

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图

由于电流几乎肯定不会在这三个保险丝上均匀地流动。但是我已经看到使用并联晶体管和MOSFET的多个电路,如下所示:

原理图

模拟该电路

电流如何流过这些?是否保证流量均等?如果我有三个MOSFET,每个MOSFET都能处理1 A的电流,我是否可以在不油炸MOSFET之一的情况下汲取3 A的电流?


在您看到的电路中,晶体管是否在同一芯片上?在这种情况下,匹配会更好(仍然不够完美)。
贾斯汀

1
您基本上有3个NMOS并联。假设它们在同一温度下都是100%相等的,那么是的,电流将被分摊,因此每个占总电流的1/3。但是这样操作,nMOS的将无法正常工作的开关,但作为源极跟随器和将降至约2〜3 V.
Bimpelrekkie

2
仅供参考-并联连接保险丝很危险。接线应使用一根保险丝保护。
vofa

2
我意识到您是问它们有关它们之间电流分配的问题,但是如果您曾经像这样并联使用MOSFET,则必须使用单独的栅极电阻,否则会产生破坏性的振荡。
Winny

@winny:正如我在Jack B的回答中评论的那样,这只是一个非常简化的示例电路,用于说明我的要求。这不是真实的电路。
BufferOverflow

Answers:


28

MOSFET有点不寻常,因为如果您将其中的几个并联连接,它们将很好地分担负载。本质上,当您打开晶体管时,每个晶体管的导通电阻和电流都会略有不同。那些载有更多电流的二极管会发热更多,并增加导通电阻。然后重新分配电流。如果切换足够慢以至于无法发生加热,那么它将提供自然的负载平衡效果。

现在,自然的负载平衡并不完美。您仍然最终会遇到一些失衡。多少将取决于晶体管的匹配程度。一个管芯上的几个晶体管会比单独的晶体管好,而相同批次,相同批次或经过测试并与类似晶体管匹配的晶体管将有所帮助。但是,作为一个非常粗糙的数字,我希望您能够使用三个1A MOSFET切换大约2.5A。在实际电路中,明智的做法是查看制造商的数据表和应用笔记,以了解他们的建议。

另外,该电路并不是您想要的。使用N型MOSFET进行低侧开关会更好。或者,如果您想坚持使用高端开关,请购买一些P型MOSFET。您还将需要适当放置的电阻器,以确保在打开开关时门不会浮动。


1
也许值得补充的是,该电路将需要栅极放电电阻。具体取决于您使用的是N沟道还是P沟道MOSFET。
史蒂夫·G

好点子。编辑。
杰克B

这只是一个简化的示例电路,用于说明我的要求。这将不会在现实生活中使用。
BufferOverflow

阅读您的答案时,我有些困惑,因为它将“ mosfet”和“晶体管”混为一谈。对我来说,mosfet(nmos和pmos)与晶体管(npn和pnp)不同。
K.Mulier

2
MOSFET代表金属氧化物场效应晶体管。npn和pnp晶体管的术语是双极结型晶体管(BJT)。我认为“晶体管”一词的常见用法包括MOSFET,BJT,JFET以及更深奥的东西,例如隧道晶体管,纳米线晶体管和单电子晶体管,这些在消费电子产品中很少出现。
杰克B

10

请注意,MOSFET甚至在单器件规模上也依赖于相等的电流分布。与将通道表示为源极和漏极之间的线的理论模型不同,实际器件倾向于将通道区域分布在裸片上以增加最大电流:

在此处输入图片说明

(通道区域按六边形分布。图片是从这里拍摄的)

可以将部分通道视为并联连接的单独的MOSFET。由于@Jack B所述的自然负载平衡效应,通道部分的电流分布接近均匀。


请注意,该图像实际上是双极型功率晶体管,而不是MOSFET。与靠近页面顶部的 HEXFET 的照片进行比较。结构上的差异是微小的,但请注意,栅极键合线与管芯周围的薄金属条连接。
戴夫·特威德

1
@DaveTweed似乎我将“ 互补 ”一词与CMOS 相关联,将CMOS与MOSFET 相关联。希望新图像更具主题性。
德米特里·格里戈里耶夫

7

国际整流器-应用笔记AN-941- 并联功率MOSFET

他们的“摘要”(添加了重点):

  • 使用单独的栅极电阻器可以消除寄生振荡的风险。
  • 确保并联的设备具有紧密的热耦合
  • 均衡公共电源电感并将其减小到一个不会在工作频率上影响总开关损耗的值。
  • 将杂散电感减小到在最大工作电流下可提供可接受的过冲的值。
  • 确保MOSFET的栅极正进入一个具有尽可能小的阻抗的​​刚性(电压)源。
  • 栅极驱动电路中的齐纳二极管可能会引起振荡。需要时,应将它们放在栅极去耦电阻的驱动器侧。
  • 栅极驱动电路中的电容器会减慢开关速度,从而增加器件之间的开关不平衡并可能引起振荡。
  • 紧凑的布局可最大程度地减少杂散组件,并通过对称的组件位置和连接路径使杂散组件均衡。

1

将近3年后,为了现在发现这个问题的任何人的利益……这个问题得到了很好的回答,但是我还要补充一下,如果仅将门直接绑在一起,则寄生振荡可能会成为一个问题。通常,您会在大门口看到一个简单的RC网络来防止这种情况发生。像这样

Mosfets在平行

这些值可能会很低;通常为470ohm Rs和100pF Cs


0

我认为解决这个问题的最简单方法是查看数据手册上的漏极至源极电阻。最糟糕的情况是,一台设备的导通电阻最低,而另一台设备的电阻最高。计算每个晶体管中将流过多少电流只是一个简单的并联电阻问题。请记住,选择设备时要给自己一些保护带,以解决温度变化和设备老化的影响。


1
这不是一个高质量的答案,它对其他答案都没有任何帮助。您完全忽略了重要的影响,例如电阻的正温度系数,它提供了其他人提到的自平衡作用。
戴夫·特威德
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.