作者;Dan Eddleman and Gabino Alonso

雖然在熱插拔?電路中使用多個(gè)并聯(lián)MOSFET通常是可取的，有時(shí)甚至是絕對(duì)關(guān)鍵的，但仔細(xì)分析安全工作區(qū)（SOA）至關(guān)重要。電路中每增加一個(gè)并聯(lián)MOSFET，就會(huì)改善應(yīng)用的壓降、功率損耗和隨之而來(lái)的溫升。但是，并聯(lián)MOSFET并不一定能提高電路的瞬態(tài)功率能力。除非每個(gè) MOSFET 都由獨(dú)立的控制環(huán)路驅(qū)動(dòng)，否則臨時(shí)高功率事件（例如初始導(dǎo)通到負(fù)載或電流限制進(jìn)入短路故障）往往會(huì)將功率集中到單個(gè) MOSFET 中。

話雖如此，只要每個(gè) MOSFET 的 SOA 能夠承受整個(gè)瞬態(tài)事件，就可以安全地并聯(lián) MOSFET 以使用單個(gè)控制環(huán)路來(lái)降低總電阻。

善

良好的SOA：使用具有獨(dú)立控制環(huán)路的并聯(lián)MOSFET

MOSFET 安全工作區(qū)和熱插拔電路一文中的 12V/18A LTC4226 應(yīng)用電路使用兩個(gè)控制環(huán)路來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè) MOSFET。當(dāng)您在LTspice中運(yùn)行GOOD SOA仿真示例時(shí)，SOAtherm模型通過(guò)指示MOSFET結(jié)溫來(lái)驗(yàn)證SOA。在此仿真中，最壞情況發(fā)生在輸出短路至地的1秒。一個(gè) 2V 電壓源與一個(gè) MOSFET 的柵極串聯(lián)，以模擬閾值失配。（這表示制造商的工藝變化以及由溫度不匹配和熱失控引起的閾值偏移。運(yùn)行電路仿真時(shí)，您將看到標(biāo)記為 Tj-GOOD1 和 Tj-GOOD2 的仿真 MOSFET 結(jié)溫不超過(guò) MOSFET 的最大額定結(jié)溫 175°C。

善

壞人

糟糕的SOA：并行MOSFET和單控制環(huán)路（9A而不是18A）

BAD SOA仿真示例具有兩個(gè)并聯(lián)的MOSFET和一個(gè)5mΩ電流檢測(cè)電阻。因此，與上述18A相比，電流限值降低到9A。節(jié)點(diǎn)Tj-BAD1和Tj-BAD2處的模擬MOSFET結(jié)溫表明，與第一個(gè)電路中的Tj-GOOD1和Tj-GOOD2溫度相同。我選擇標(biāo)記這些 BAD 不是因?yàn)?MOSFET 會(huì)損壞，而是因?yàn)榈谝淮畏抡娉浞掷昧?MOSFET 的 SOA 功能，并且能夠安全地向負(fù)載傳遞兩倍的電流。

壞人

丑陋的

丑陋的SOA：并行MOSFET和單控制環(huán)路（Tj > 175°C）

最后，UGLY SOA仿真示例顯示了兩個(gè)并聯(lián)的MOSFET，由單個(gè)控制環(huán)路驅(qū)動(dòng)，而不是第一個(gè)GOOD電路中的兩個(gè)獨(dú)立控制環(huán)路。這一次，當(dāng)輸出短路至地時(shí)，其中一個(gè)MOSFET在1秒內(nèi)從瞬態(tài)事件中獲取所有功率。它超過(guò)了MOSFET的最高溫度175°C。在實(shí)際電路中，MOSFET能否承受這種狀況是運(yùn)氣問(wèn)題。如果它們的閾值匹配并且它們恰好平均共享電流，則電路將看起來(lái)正常工作。但是，在糟糕的一天，其中一個(gè)MOSFET可能會(huì)開始占用更多功率。隨著溫度的升高，閾值下降，很快它就會(huì)占用所有功率，而沒有給另一個(gè)MOSFET留下任何功率。在那一天，事情顯然會(huì)變得丑陋。

丑陋的

結(jié)論

優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人員可將解決方案成本降至最低，并確保所有 MOSFET 都受到保護(hù)，不會(huì)超出其 SOA 限值。糟糕的設(shè)計(jì)師通過(guò)丟棄可用的 SOA 來(lái)花費(fèi)不必要的錢。但是，正是丑陋的設(shè)計(jì)師通過(guò)創(chuàng)造煙霧中的電路使我們其他人看起來(lái)不錯(cuò)。

審核編輯：郭婷