解析并聯 MOS 管的原因與安全高效并聯要點,避免傷錢誤區
在電子電路設計領域,MOS 管是一種極為常用的電子元件。那么,MOS 管可以并聯嗎?答案是肯定的。然而,其中存在一個的問題,即可能導致分流不均,進而引發炸管現象。今天,我們就來深入探討如何安全又高效地并聯 MOS 管,以及需要注意的關鍵點。
為什么要并聯 MOS 管?
原因一:從原理上來說,并聯 MOS 管主要是為了增大導通電流,同時降低導通電阻 Rds (on)。Rds (on) 越小,電路的電流傳導能力就越強,發熱和損耗自然也就更少。在實際應用中,我們常用的方法是將多個 MOS 管并聯使用,這樣相當于把它們的導通電阻 “并聯” 起來,整體的 Rds (on) 就能顯著降低。例如,在一些大功率電源電路中,為了滿足大電流輸出的需求,就會采用多個 MOS 管并聯的方式。
原因二:從成本角度考慮。假設我們需要通過的總電流為 400A,此時有兩種選擇:一種是直接購買一個 400A 的管子,另一種是購買兩個 200A 的管子進行并聯。從市場價格來看,一個 200A 的管子單價為 4.51 元,兩個的成本就是 9.02 元;而一個 400A 的管子成本為 13.9 元。由此可見,選擇并聯兩個 200A 的管子可以節約 4.88 元。雖然單臺設備的差價看似不大,但如果進行量產,幾千、幾萬臺設備的差價將會被無限放大。而且,這還只是 MOS 管本身的成本,尚未考慮散熱和其他方面帶來的整體成本下降。
不過,由于世界上沒有兩個完全相同的 MOS 管,即使是同型號、同批次的 MOS 管,其 Rds (on) 也總會存在差別,這就會導致電流分配不均。
并聯 MOS 管注意事項
并聯 MOS 管有三大關鍵設計要點:
1. 給每個 MOS 管配獨立柵極電阻
當一個 MOS 管開始導通時,會在源極節點產生快速電壓跳變,這個變化可能通過另一個 MOS 管的寄生柵漏極電容進行耦合,在柵極上引起振蕩,甚至損壞驅動芯片或 MOS 管本身。為了抑制這種耦合,每個 MOS 管應該在柵極與柵極驅動器的共享連接處之間放置一個單獨的電阻器。這樣可以防止電壓脈沖耦合回輸入端,引起振蕩甚至損壞器件。需要注意的是,給每個 MOS 管的柵極單獨加的小電阻,其阻值一般在 1R 至 47R 之間,阻值太大可能會降低開關效率,這個電阻相當于引入了電壓反饋的機制,從而抑制電流不均的現象。

2. 柵極布局要點
為了限度降低外部信號耦合對 MOS 管產生不同影響的可能性,應把 MOS 管盡量彼此靠近放置;保持柵極走線一致,直到接近 MOS 管;各柵極走線長度要合理相近(雖沒有要求完全一致);柵極電阻放置位置不重要,但建議盡量靠近 MOS 管,以便限制信號在 MOS 管柵極內外耦合的可能性。
3. 漏極和源極布局要點
為了盡可能同時開關 MOS 管,應將 MOS 管的漏極和源極的連接盡可能相似;漏極和源極建議使用多邊形敷銅而不是走線,盡可能加粗通過大電流的路徑,便于電流相對均勻,防止因分流不均引起某個管子發熱嚴重。

此外,還有其他一些注意事項:散熱要均勻,大功率的 MOS 管散熱一般使用較大的散熱器,并聯的 MOS 管散熱也應盡可能保持一致;可以加 RC 吸收電路,在漏極和源極之間預留一個并聯的 RC 吸收電路,減少開關尖峰。
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