MOSFET并联振荡:揭秘振荡成因(上)

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MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)是一种电压控制型器件,其导通和截止状态由栅极电压决定。在并联使用时,每个MOSFET的栅极电压理论上应该保持一致,但由于实际电路中存在寄生参数和元件的不一致性,导致栅极电压在开关过程中存在差异。
MOSFET
 
当MOSFET从关断状态切换到导通状态时,由于寄生电容的存在,特别是栅极与漏极之间的电容,会导致栅极电压发生波动。这种波动会引起MOSFET的导通电阻发生变化,从而影响到电流的分配。如果这种变化足够大,就会引起电流在并联的MOSFET之间发生不均衡的流动。
 
当电流不均衡流动时,每个MOSFET的发热情况也会不同。由于MOSFET的热特性,其导通电阻会随着温度的变化而变化。因此,发热不均匀会导致导通电阻的不一致,进一步加剧电流的不均衡分配。这种电流不均衡和导通电阻的变化会形成一个正反馈回路。电流不均衡导致发热不均匀,发热不均匀又导致导通电阻变化,进而进一步影响电流的分配。这个正反馈回路会导致系统的不稳定性增加,最终表现为振荡现象。
 
优化MOSFET选型与配对要确保并联的MOSFET具有尽可能一致的参数,以减少因参数差异导致的电流分配不均。在选择MOSFET时,应关注其阈值电压、导通电阻等关键参数的分布范围,并尽量选用同一批次、同一型号的产品。此外,对于要求较高的应用,还可以采用配对技术,将性能相近的MOSFET配对使用,以进一步减少参数差异。
 
合理的驱动电路设计对于减少MOSFET并联振荡至关重要。首先,要确保驱动信号具有足够的驱动能力,以快速、稳定地驱动MOSFET的开关过程。其次,要注意驱动信号的匹配问题,确保并联的MOSFET接收到相同的驱动信号。此外,还可以考虑在驱动电路中加入阻尼元件,如电阻、电容等,以抑制振荡的产生。
 
PCB布局和布线的合理性对MOSFET并联振荡也有很大影响。应尽量减小并联MOSFET之间的物理距离,以减少因线路阻抗差异导致的电流分配不均。同时,要避免布线过长、过细或存在直角弯折等情况,以减少线路阻抗和电磁干扰。此外,还应注意将驱动电路与功率电路分开布局,以减少相互干扰。
 
电源的稳定性对MOSFET并联振荡也有一定影响。如果电源电压波动过大或存在噪声干扰,可能导致MOSFET开关不稳定,进而引发振荡。因此,应采取有效措施加强电源的稳定性,如使用滤波电路、稳压电源等。
 
关键词:MOSFET
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