多颗MOS管并联的研究及其在功率电子领域的应用探讨

发布时间：2021-07-22

来源：罗姆半导体社区 (https://rohm.eefocus.com)

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MOS管是一种金属-氧化物-半导体场效应晶体管，又称为金属-绝缘体-半导体器件。与二极管和三极管不同，二极管只能传导正向电流，不能控制反向截止；而三极管可以将小电流放大成受控的大电流。MOS管则通过小电压来控制电流。在实际应用中，单颗MOS管往往无法满足所需的电流要求，因此我们需要将多颗MOS管并联起来使用。这样可以让多颗MOS管共同承担大电流，从而减轻单颗MOS管的负荷，确保器件的安全稳定工作。然而，如果应用不当，也可能导致多颗并联的MOS管电流不均衡，甚至损坏某颗MOS管，使整个系统崩溃。

MOS管并联的可行性分析

通过观察某颗MOS管的温度曲线，我们可以发现随着温度升高，MOS管的内阻也增加。在并联过程中，如果由于某种原因（如低RDSON、较短的电流路径等），导致某颗MOS管的电流较大，该MOS管会产生严重的发热现象，从而导致其内阻增加，电流则减小。因此可以分析出，MOS管具有自动均流的特性，易于并联操作。

MOS管的并联电路

理论上，MOS管可以由任意数量的器件进行并联。然而，在实际应用中，并联过多的MOS管可能会导致布线过长、分布电感和电容增加，对高频电路的工作产生不利影响。以下以并联4颗MOS管为例，展示了一般的并联电路图。

在上述图中，R1-4代表栅极驱动电阻。每个MOS管都由独立的栅极驱动电阻隔离驱动，主要是为了防止各个MOS管的寄生振荡，并起到阻尼的作用。那么如何选择R1-4的取值呢？如果取值过小，可能无法有效防止各个MOS管的寄生振荡；而如果取值过大，则开关速度会变慢。此外，由于每个MOS管的结电容存在微小差异，如果R1-4取得过大，还会导致各个MOS管的导通速度差异较大。因此，在能够防止寄生振荡的前提下，尽量选择较小的R1-4以满足开关速度的要求。

关于R5-R8的栅极下拉电阻，其主要作用是在驱动IC损坏开路的情况下防止MOS管误导通。在某些特殊应用场合，比如对待机电流有限制的电池保护板，往往不需要设置这个电阻或取值较大。这样可以增加栅极的阻抗，以避免静电对MOS管栅极造成高损坏风险。对于这种应用，最好在栅源极之间并联一个约15V的稳压管。

MOS管并联对布线的要求

众所周知，当多个MOS晶体管并联时，漏极和源极的走线需要承载整个并联MOS晶体管的总电流。理论上，如果单个MOS晶体管的电流偏离平均电流超过10%，则总线的总阻抗必须控制在所有并联MOS晶体管的内阻的10%以内。例如，如果我们使用的RU75N08R进行4颗MOS晶体管的并联，每颗的典型内阻为8mΩ，那么并联后的总内阻为2mΩ。因此，漏极或源极接线电阻需控制在2mΩ*10%=0.2mΩ以内，以确保10%的均流误差。如果PCB铜箔的厚度和宽度受到限制，我们可以添加额外的铜线或散热器来实现较低的走线内阻。

关键词：罗姆MOSFET

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