MOS管可以并联吗?当然可以,但是这里有一个最大的问题就是可导致分流不均,从而引起炸管。今天咱们就来聊聊,怎么安全又高效地并联MOS管,有哪些关键点要注意。

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为什么要并联MOS管?

原因1:简单来说,就是为了增大导通电流,同时降低导通电阻Rds(on)

Rds(on)越小,电路的电流传导能力越强,发热和损耗自然就少了。咱们常用的方法就是把多个MOS管并联使用——这样相当于把它们的导通电阻"并联"起来,整体Rds(on)就能显著降低。



原因2:处于成本考虑

假如我们通过的总电流为400A,这时候你可以有两个选择,可以直接买一个400A的管子,或者买两个200A的管子并联。

如下图,一个200A的管子单价4.51元,两个成本就是9.02元;而一个400A的管子成本为13.9。

算下来一台设备可以节约4.88元。看起来相差不大,但如果量产几千、几万台设备,这个差价将会被无限放大。

1000台 → 省4880元

10000台 → 省48800元

这还只是MOS管的成本,还没算上散热和其它方面带来的整体成本下降。

当然,实际设计要考虑的更多(比如可靠性、散热、布局复杂度等),但单从成本角度看,并联MOS管确实能省不少钱!


但是!问题来了:

世界上没有两个完全相同的MOS管就算是同型号,同批次的MOS管,但由于制造差异,并联的MOS之间Rds(on)总有差别,这会导致电流分配不均。


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并联MOS管注意事项

并联MOS管,有大关键设计要点

1、给每个MOS管配独立栅极电阻

当一个MOS管开始导通时,会在源极节点产生快速电压跳变,这个变化可能通过另一个MOS管的寄生栅漏极电容进行耦合,在栅极上引起振荡,甚至损坏驱动芯片或MOS管本身。

不必要的耦合路径,单栅极加电阻


因此 MOS快速导通和关断时可能在栅极节点上引起振荡并最终损坏栅极驱动器或 MOS。为了抑制这种耦合每个MOS应该在栅极与栅极驱动器的共享连接处之间放置一个单独的电阻器。这样可以防止电压脉冲耦合回输入端,引起振荡甚至损坏器件。

改进后的电路,每个栅极加一个电阻


这里要注意:给每个MOS管的栅极单独加一个小电阻,这个电阻的值不能过大,,阻值一般在1R至47R之间,阻值太大可能降低开关效率,这个电阻相当于引入电压反馈的机制,从而抑制电流不均的现象。



2、栅极布局要点

把MOS管尽量彼此靠近放置;保持栅极走线一致,直到接近MOS管(更大限度降低外部信号耦合对 MOS管产生不同影响的可能性);各栅极走线长度要合理相近(虽没有要求完全一致);栅极电阻放置位置不重要,但建议尽量靠近MOS管(以便限制信号在 MOS管栅极内外耦合的可能性)。

错误的栅极布局


推荐的栅极布局



3、漏极和源极布局要点

为尽可能同时开关MOS管,尽可能将MOS管的漏极和源极的连接尽可能的相似;漏极和源极建议使用多边形敷铜而不是走线,尽可能的加粗大电流通过的路径,便于电流相对均匀,放置分流不均引起另一个管子发热严重。

错误的漏极和源极布局


推荐的漏极和源极布局

其它注意事项

散热要均匀大功率的MOS管散热一般都是比较大的散热器,记住并联的MOS管散热也尽可能的保持一致。

可以加RC吸收电路:在漏极和源极之间预留一个并联的RC吸收电路,减少开关尖峰。


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总结

在大功率应用中,每一个微小的优化都能带来不一样的效果。降低Rds(on)意味着更少的能量浪费在发热上,均衡的电流分配能大幅提高系统可靠性,优化的布局可以让PCB散热更高效。

只要做好这几点,MOS管并联完全没问题!我之前做半桥电路并联MOS管,一开始没调好,管子发热严重,后来优化了栅极电阻和布局,电流均匀了,产品稳定量产。

END




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