熱插拔電路中的LTC4226并聯(lián)MOSFET

作者;Dan Eddleman and Gabino Alonso

雖然在熱插拔?電路中使用多個并聯(lián)MOSFET通常是可取的，有時甚至是絕對關(guān)鍵的，但仔細(xì)分析安全工作區(qū)（SOA）至關(guān)重要。電路中每增加一個并聯(lián)MOSFET，就會改善應(yīng)用的壓降、功率損耗和隨之而來的溫升。但是，并聯(lián)MOSFET并不一定能提高電路的瞬態(tài)功率能力。除非每個 MOSFET 都由獨(dú)立的控制環(huán)路驅(qū)動，否則臨時高功率事件（例如初始導(dǎo)通到負(fù)載或電流限制進(jìn)入短路故障）往往會將功率集中到單個 MOSFET 中。

話雖如此，只要每個 MOSFET 的 SOA 能夠承受整個瞬態(tài)事件，就可以安全地并聯(lián) MOSFET 以使用單個控制環(huán)路來降低總電阻。

善

良好的SOA：使用具有獨(dú)立控制環(huán)路的并聯(lián)MOSFET

MOSFET 安全工作區(qū)和熱插拔電路一文中的 12V/18A LTC4226 應(yīng)用電路使用兩個控制環(huán)路來驅(qū)動兩個 MOSFET。當(dāng)您在LTspice中運(yùn)行GOOD SOA仿真示例時，SOAtherm模型通過指示MOSFET結(jié)溫來驗(yàn)證SOA。在此仿真中，最壞情況發(fā)生在輸出短路至地的1秒。一個 2V 電壓源與一個 MOSFET 的柵極串聯(lián)，以模擬閾值失配。（這表示制造商的工藝變化以及由溫度不匹配和熱失控引起的閾值偏移。運(yùn)行電路仿真時，您將看到標(biāo)記為 Tj-GOOD1 和 Tj-GOOD2 的仿真 MOSFET 結(jié)溫不超過 MOSFET 的最大額定結(jié)溫 175°C。

善

壞人

糟糕的SOA：并行MOSFET和單控制環(huán)路（9A而不是18A）

BAD SOA仿真示例具有兩個并聯(lián)的MOSFET和一個5mΩ電流檢測電阻。因此，與上述18A相比，電流限值降低到9A。節(jié)點(diǎn)Tj-BAD1和Tj-BAD2處的模擬MOSFET結(jié)溫表明，與第一個電路中的Tj-GOOD1和Tj-GOOD2溫度相同。我選擇標(biāo)記這些 BAD 不是因?yàn)?MOSFET 會損壞，而是因?yàn)榈谝淮畏抡娉浞掷昧?MOSFET 的 SOA 功能，并且能夠安全地向負(fù)載傳遞兩倍的電流。

壞人

丑陋的

丑陋的SOA：并行MOSFET和單控制環(huán)路（Tj > 175°C）

最后，UGLY SOA仿真示例顯示了兩個并聯(lián)的MOSFET，由單個控制環(huán)路驅(qū)動，而不是第一個GOOD電路中的兩個獨(dú)立控制環(huán)路。這一次，當(dāng)輸出短路至地時，其中一個MOSFET在1秒內(nèi)從瞬態(tài)事件中獲取所有功率。它超過了MOSFET的最高溫度175°C。在實(shí)際電路中，MOSFET能否承受這種狀況是運(yùn)氣問題。如果它們的閾值匹配并且它們恰好平均共享電流，則電路將看起來正常工作。但是，在糟糕的一天，其中一個MOSFET可能會開始占用更多功率。隨著溫度的升高，閾值下降，很快它就會占用所有功率，而沒有給另一個MOSFET留下任何功率。在那一天，事情顯然會變得丑陋。

丑陋的

結(jié)論

優(yōu)秀的設(shè)計人員可將解決方案成本降至最低，并確保所有 MOSFET 都受到保護(hù)，不會超出其 SOA 限值。糟糕的設(shè)計師通過丟棄可用的 SOA 來花費(fèi)不必要的錢。但是，正是丑陋的設(shè)計師通過創(chuàng)造煙霧中的電路使我們其他人看起來不錯。

審核編輯：郭婷