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                            MOS管并聯方法及工作原理詳解與mos管并聯均流技術分析-KIA MOS管

                            信息來源:本站 日期:2018-11-21 

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                            mos管并聯方法
                            什么是并聯

                            并聯是元件之間的一種連接方式,其特點是將2個同類或不同類的元件、器件等首首相接,同時尾尾亦相連的一種連接方式。通常是用來指電路中電子元件的連接方式,即并聯電路。


                            MOS管功率管并聯需要考慮的要點

                            MOS管并聯方法,為了使并聯電路中每個MOS管盡可能的均流,在設計并聯電路時需要考慮如下要素 :

                            1、飽和壓降VDs或導通RDSon:對所有并聯的MOS管而言 ,導通時其管壓降是相同的,其結果必然是飽和電壓小的MOS管先流過較大的電流 ,隨著結溫的升高,管壓降逐漸增大,則流過管壓降大的MOS管的電流又會逐漸增大,從而減輕管壓降小的MOS管的工作壓力。因此,從原理上講,由于N溝道功率型MOS管的飽和壓降VDs或導通電阻RDSon具有正的溫度特性 ,是很適合并聯的。

                            2、開啟電壓VGS(th):在同一驅動脈沖作用下 ,開啟電壓VGS(th)的不同,會引起MOS管的開通時刻不同,進而會引起先開通的MOS管首先流過整個回路的電流,如果此時電流偏大,不加以限制 ,則對MOS管的安全工作 造成威脅;

                            3、開通、關斷延遲時間Td(on)、td(off);開通上升、關斷下降時間tr、tf:同樣,在同一驅動脈沖作用下,td(on)、td(off)、tr 、tf的不同 ,也會引起MOS管的開通/關斷時刻不同,進而會引起先開通/后關斷的MOS 管流過整個回路的電流,如果此時電流偏大,不加以限制,則同樣對MOS 管的安全工作造成威脅。

                            4、驅動極回路的驅動輸入電阻、等效輸入 電容、等效輸入電感等,均會造成引起MOS管的開通/關斷時刻不同。從上所述 ,可以看出,只要保證無論在開通、關斷、導通的過程流過MOS管的 電流均使MOS管工作在安全工作區內,則MOS管的安全工作得到保障。為此,本文提出一種MOS管的新的并聯方法,著重于均流方面的研究,可有效的保證MOS管工作在安全工作區內,提高并聯電路的工作可靠性。


                            一種新MOS管并聯方法的工作原理

                            1、MOS管并聯方法電路圖

                            以3只IR公司的IRF2807 MOS管并聯試驗為例,工作電路圖如圖1 。

                            MOS管并聯方法


                            2、MOS管并聯工作原理

                            在圖1中,采用對每個并聯的MOS管單獨實限流技術來限制流過每個MOS管的電流。具體方法如下 :

                            在每個MOS管串聯作電流檢測用的采樣電阻(圖中的RlO、Rll、R12),實時對流過每個MOS管的電流進行監測。3路分流器的采集信號均送人4比較器

                            LM339,作為判斷是否過流的依據:只要流過任何一個MOS管的電流超過對其所限定的電流保護值,則控制回路依據送出的過流保護信號馬上 限制驅動脈沖的開度,保證當前流過每個MOS管的電流不超過所限定的電保護值 。

                            在圖1中,如果在PW Nin驅動脈沖加入后 ,假定MOS1先開通,MOS2、MOS3暫 時未開通 ,則電流只能先流過MOS1,而且電流被限制在其限制值以內;接著MOS2又開通,則部分原先流過MOS1的電流會被分流到MOS2 ,必然引起流過MOS1的電流小于其限制值,于是過流信號消失,PW Nin驅動脈沖開度加大 ,直至電流 重新到達MOS1或MOS2的電流限制點后,PW Nin驅動脈沖才會停止增加。以后MOS3導通的又重復上述的電流分配過程 ,直至到達新的電流平衡。同理,可分析MOS管任何時刻單個或多個導通時電流的自行分配過程 。


                            mos管并聯方法均流技術定義

                            MOS管并聯方法均流技術,雙極型晶體管把輸入端電流的微小變化放大后,在輸出端輸出#FormaTImgID_0#N溝道mos管符號一個大的電流變化。雙極型晶體管的增益就定義為輸出輸入電流之比(beta)。另一種晶體管,叫做場效應管(FET),把輸入電壓的變化轉化為輸出電流的變化。FET的增益等于它的transconductance, 定義為輸出電流的變化和輸入電壓變化之比。市面上常有的一般為N溝道和P溝道,詳情參考右側圖片(N溝道耗盡型MOS管)。而P溝道常見的為低壓mos管。

                            場效應管通過投影#FormaTImgID_1#P溝道mos管符號一個電場在一個絕緣層上來影響流過晶體管的電流。事實上沒有電流流過這個絕緣體,所以FET管的GATE電流非常小。最普通的FET用一薄層二氧化硅來作為GATE極下的絕緣體。這種晶體管稱為金屬氧化物半導體(MOS)晶體管,或,金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET)。因為MOS管更小更省電,所以他們已經在很多應用場合取代了雙極型晶體管。


                            MOS管并聯方法均流技術分析

                            普通的功率MOSFET因為內阻低、耐壓高、電流大、驅動簡易等優良特性而得到了廣泛應用。當單個MOSFET的電流或耗散功率不滿足設計的需求時就遇到了并聯mos管的問題。并聯mos管的兩大問題,其一就是mos管的選型,其二就是mos管參數的篩選。

                            首先我們測試從某網店購買的IRF4905型PMOS管。從圖中可見此PMOS管的字符與常見的IR公司器件有較大差異,遂使用DF-80A型二極管正向壓降測試儀對此mos管進行實際的ID-VDS曲線測試。先從官網下載IRF4905的ID-VDS曲線,可見當Vgs為-6.5V時,Id約在90A時恒流。用二極管測試儀DF-80A連接待測MOS管,測試儀輸出正極接IRF4905的S極,測試儀的負極接IRF4905的D極,用線性穩壓電源加電位器接到IRF4905的G極,調節電位器,使Vgs=-6.5V。

                            實際測試:ID掃描范圍:0-100A,測試脈寬300微秒??傻玫揭粋€奇怪的測試曲線,與數據手冊中的曲線并不一致,在85A附近類似恒流趨勢,但是隨后曲線發生轉折,變成了近似恒壓曲線。敲開該mos管發現,內部晶片僅芝麻粒大小。從手冊上可得該PMOS管的電流可達74A,顯然此批料為假貨。如果購料后沒經過測試即上機,幾乎必然出現炸管事故。

                            我們再從本地電子市場購買一管IRF4905。再次用DF-80A型二極管正向特性測試儀測量ID-VDS曲線。參數同上:ID掃描范圍:0-100A,300us脈沖寬度。測量結果如下:該曲線與數據手冊的描述相符。進一步解剖結果顯示,該PMOS管晶片面積大,且金屬部分呈紫銅色,與假芯片MOS管形成了鮮明對比。而且使用DF-80A型二極管正向壓降測試儀測試時,ID電流均是脈沖形式,平均功率很低,所以待測MOS管均不明顯發熱,保護器件不受損。

                            選定了MOS管的供應商后將挑選參數盡量一致的MOS管。我們用16只IRF4905管并聯做并聯分流,這些MOS管源極并聯,柵極通過電阻網絡連接,漏極懸空待測。測試方法同上。利用該軟件的Excel數據導出功能,可以很方便的比較每個MOS管的特性曲線。

                            MOS管的ID-VDS曲線,使用Excel的繪制折線圖功能生成。該曲線清晰展示了有4只mos管的導通電阻小于其余的MOS管,這些MOS管工作時將流過更大的電流,易受損。因此將這四只MOS管換新后,16條ID-VDS曲線近乎完美重合,達到了并聯使用要求。

                            MOS管并聯方法



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