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利用並聯SiC MOSFET實現更高功率

2024-01-28
將開關、電阻器和MOSFET並聯連接的目的是分擔功率,並創建能夠承受更大功率的元件。可以將它們並聯連接,以增加輸出電流的容量。相對於其他舊款設計,因為並聯連接不受熱波動性的影響,因而通常顯得更簡單、更穩定。實際上,碳化矽(SiC) MOSFET也可以與同類元件並聯使用。幾個單元之間透過簡單並聯連接後,在正常條件下工作都不會有問題,但在特殊情況(與溫度、電流和工作頻率相關)下,元件的工作條件可能會變得極為嚴苛。因此,必須採取一些預防措施,創建故障預防電路,以便能夠充分利用功率元件並聯所帶來的優勢。
需要記住的幾件事
在實踐中,當功率元件具有相同電氣特性,以及相同靜態和動態行為時,其並聯連接是可能的。但現實中,因為各元件之間總是存在一些差異,故要求元件之間完全相同是不切實際的。
將開關、電阻器和MOSFET並聯連接的目的是分擔功率,並創建能夠承受更大功率的元件。可以將它們並聯連接,以增加輸出電流的容量。相對於其他舊款設計,因為並聯連接不受熱波動性的影響,因而通常顯得更簡單、更穩定。實際上,碳化矽(SiC) MOSFET也可以與同類元件並聯使用。幾個單元之間透過簡單並聯連接後,在正常條件下工作都不會有問題,但在特殊情況(與溫度、電流和工作頻率相關)下,元件的工作條件可能會變得極為嚴苛。因此,必須採取一些預防措施,創建故障預防電路,以便能夠充分利用功率元件並聯所帶來的優勢。
需要記住的幾件事
在實踐中,當功率元件具有相同電氣特性,以及相同靜態和動態行為時,其並聯連接是可能的。但現實中,因為各元件之間總是存在一些差異,故要求元件之間完全相同是不切實際的。【免費下載】IP设计领域的变革先锋:设计阶段的验证工作在少數應用中,MOSFET才會工作在靜態狀態下,並充當「慢速」電子開關。而在大多數應用中,涉及的都是高頻率連續開關操作。即便是同一型號的多個MOSFET之間的電氣特性差異很小(甚至難以察覺),也會引發暫態電壓尖峰,以及電流分佈的總體失衡。這個問題可能會導致高功耗,引起電路發熱嚴重,最終導致電子元件損壞。
因此,設計師必須研究電路,以便在所有工作條件下,使傳輸電流在相同性質的所有功率元件上都是平衡和均勻分佈的。在開關切換時,應避免電流集中在某些電子元件上。事實上,這種非理想並聯可能會導致有害的自激振盪,以及電子開關操作失衡。
一般來說,非理想並聯所產生的問題和原因包括如下:
.設備的參數彼此不一致
.導通電阻(RDS(on))失配
.閘源電壓(VGS)失配
.閘極驅動器失配
.電源電路中的失配
導通電阻
RDS(On)是MOSFET的基本參數之一。該參數影響許多工作指標,如元件損耗、最大傳輸電流、系統效率和傳導損耗。當MOSFET關斷時,沒有電流流動,此時漏-源電壓較高。反之,當MOSFET處於啟動導通狀態時,其漏-源電壓會下降到幾百毫伏特(mV)。
SiC MOSFET的RDS(On)參數對溫度非常敏感,因此在設計具有並聯元件的電路時,必須非常謹慎(見圖1中的圖表)。其內部構造決定了負溫度係數和正溫度係數,因此可能引發電流失衡。圖1說明,隨著SiC MOSFET的結溫不同,通道的電阻會發生變化。許多示例中的元件簡單並聯時都會產生問題,因為一個元件可能比另一個元件承受了更大的電流,因此,必需使所有MOSFET的熱量耗散均勻。
*轉載台灣EETIMES