您应该并联使用功率MOSFET吗？

勇敢的电源系统设计师应该了解所有关于MOSFET及其特殊的电气特性的知识，但是处理MOSFET阵列可能是另一种挑战。在电源转换系统中，你可能会看到的一种布局是将多个功率MOSFET并联放置。这样做的目的是在多个MOSFET之间分担负载，以减轻系统中单个晶体管的负担。

不幸的是，MOSFET（以及一般的非线性组件）并不像一组并联的电阻那样简单地在它们之间分配电流。就像在单个MOSFET中一样，热量现在成为一个考虑因素，因为它决定了MOSFET中的阈值行为（同样，这适用于任何真实的非线性电路）。要了解这些组件在此排列中如何相互作用，我们需要查看MOSFET芯片内部以及并联的功率MOSFET之间存在的寄生元件，以便您可以防止组件自我毁灭。

使用并联MOSFET

就像任何其他组件一样，无论是线性的还是非线性的，相同组件或电路网络的多个可以并联连接。这同样适用于功率MOSFETs, BJTs或您原理图中的其他组件组。对于像MOSFETs这样的三端设备，其中两个端口必须供电，所涉及的配置可能不那么直观。下面的示意图显示了一个电源转换器中的示例，其中四个MOSFET在转换器的输出侧并联连接。

请注意，每个MOSFET的门上都连接有一个小电阻（我稍后会解释原因）。还有一个来自同步驱动器的单一门脉冲，在VG_PWM端口使用，用于同时切换每个MOSFET。换句话说，这些MOSFET不是以级联方式驱动的；它们被驱动以使它们都在同一时刻切换开，允许电流流动。

以这种方式连接MOSFET的优点是，它们每个都可以用来向负载提供较低的电流。换句话说，总电流在每个MOSFET之间平均分配，假设它们具有相同的导通状态电阻。这允许每个功率MOSFET在仍具有高电流余量的同时提供高电流，从而减少它们产生的热量。

在并联功率MOSFET的典型分析中，有两点通常不被包括在内：MOSFET中的寄生元件。寄生元件已经在真实组件中产生了带宽限制、滤波或共振效应。然而，当我们使用高频PWM信号驱动多个并联的功率MOSFET时，它们的寄生元件可以相互作用，并增加在切换过程中出现不希望的振荡的可能性。这将表现为系统输出上的一个故障，并可能导致受害MOSFET过热。

模拟并联功率MOSFET

当您并联使用多个功率MOSFET，并且想要模拟寄生振荡可能如何产生时，您可以为您的特定MOSFET构建一个带有门驱动的简单电路。确保您已经为您的组件附加了适当的仿真模型，该模型包括组件中各个引脚之间的杂散电容。下面展示了一个在源侧带有负载的示例电路。

我使用了Simulation Sources.IntLib库中的VPULSE源来模拟PWM驱动器。二极管D1是一颗1N914二极管，配置在NMOS晶体管的门驱动电路中。从这里开始，你只需要执行瞬态分析，以检查MOSFETs向负载提供的电流和功率。

请注意，在这个仿真中有几个感兴趣的量：

• PWM上升时间：这决定了PWM信号的带宽，应与您的MOSFET的规格相匹配
• PWM频率：频率较高的PWM信号将会从寄生电容中看到较低的阻抗，这会向寄生反馈回路注入更多的功率，可能会驱动系统进入共振。
• 门极电压：因为MOSFET的响应取决于门极电压的大小，所以当PWM信号切换并联阵列时，任何产生的寄生振荡也会如此。

您可以在瞬态模拟中轻松发现寄生电感和寄生电容的影响。下面的示例展示了在模拟模型中包含寄生电容和电感时，上述一对MOSFET的结果。注意到在PWM信号切换时，时域响应中清晰可见的大幅波动。

抑制不需要的振荡和温度上升

如前所述，如果阵列中不同的MOSFET存在温度不平衡，这些不希望的振荡可能会出现。换句话说，一个MOSFET中的共振条件可能与另一个MOSFET中的不同。如果一个MOSFET在给定的栅压下比其他MOSFET更早经历强烈振荡，那么该组件可能会自我毁坏。因此，如果这些组件串联连接，最好保持它们具有相同的温度。这可以通过在PCB布局中的组件下方使用一个大散热器或平面层来实现。

另一种修改共振条件的方法是在驱动电路中放置一个门电阻（见上文，其中包括了一个小的5欧姆电阻）。半桥LLC谐振转换器中的MOSFET可能会有一个非常大的电阻连接源和门，以在这两个端口之间提供高阻尼。您可以试验这些电阻值，以检查它们如何影响并联电路中的阻尼。

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