優(yōu)化MOSFET以滿足特定應用的需求

在過去的十年左右期間，功率MOSFET發(fā)展的主要目標是提升效率并降低漏極至源極通態(tài)電阻。對于大多數(shù)應用而言，選擇給定的品質因數(shù)(RDS(on) x Qg)通常是一個很好的開始。隨著技術的發(fā)展和應用復雜性的日益提高，僅僅依靠品質因數(shù)再也無法確保為手頭的工作使用最佳的MOSFET。實際上，為了滿足這些要求，現(xiàn)在越來越有必要優(yōu)化一組MOSFET參數(shù)，這些參數(shù)的數(shù)量不斷增加，而且通常會犧牲歷來很重要的參數(shù)。

在去年的這個時候，“當下公認的MOSFET品質因數(shù)還有意義嗎？”這篇博客指出，隨著新電源技術的出現(xiàn)和開關拓撲結構速度的加快，我們發(fā)現(xiàn)許多不同的參數(shù)成為了“系統(tǒng)關鍵型”參數(shù)。博客給出的一個例子是，對于SMPS拓撲，我們需要認識到Qrr的重要性，以及Qg的關鍵性在不斷下降。

考慮到功率MOSFET的廣泛應用范圍，很明顯，這種趨勢在越來越多的應用中得到了體現(xiàn)。對于許多設計而言，這意味著僅僅選擇具有合適FOM的標準MOSFET無法再滿足所有應用需求。這些需求包括管理電壓峰值、可靠的線性模式性能、增強保護或EMI特性等。突然之間，一系列全新的MOSFET參數(shù)（例如安全工作區(qū)域(SOA)）已經(jīng)成為某個特定應用的關鍵參數(shù)。而優(yōu)化這些參數(shù)通常會對歷來很重要的參數(shù)產(chǎn)生直接負面影響。

穩(wěn)步增長的產(chǎn)品組合

很長一段時間以來，Nexperia一直將成熟的MOSFET專業(yè)知識與廣泛的應用認知相結合，以滿足關鍵客戶的具體需求。為此，Nexperia近年來開辟了不同的發(fā)展道路，并開始打造我們的應用專用MOSFET（即ASFET）系列。這些發(fā)展包括適用于以太網(wǎng)供電(PoE)和電源設備(PSE)的ASFET，以及適用于熱插拔和軟啟動的ASFET等等，為始終開機的機架式計算機、通信和存儲系統(tǒng)提供有力支撐。對于這兩種應用而言，重要的參數(shù)包括低RDS(on)和增強安全工作區(qū)域(SOA)，而這兩個參數(shù)在普通MOSFET中是互斥的。

依托這種特定于應用的方法，我們與客戶開始研究還可以對其他什么應用和“系統(tǒng)關鍵型”參數(shù)進行優(yōu)化。憑借Nexperia的SOA和穩(wěn)健性優(yōu)化，我們開發(fā)出了專為多節(jié)鋰離子電池組設計的適用于電池隔離的ASFET。該技術可確保因故障條件引起的任何大量放電都能以受控方式得到管理，直到電池被安全隔離且系統(tǒng)關閉為止。雖然在正常工作中需要低RDS(on)來降低傳導損耗，但就功能而言，安全電池隔離的參數(shù)至關重要。

直流電機控制的發(fā)展

電力電子市場在過去幾年中發(fā)展如何，最好的一個視角可能莫過于我們所目睹的直流電機革命。從過去較大的低效設備，到今天外形小巧且功能強大的PWM驅動無刷直流電機，該領域取得了長足的進步。發(fā)生變革的不僅僅是直流電機，借助24 V電源軌或多節(jié)鋰離子電池組，一系列新應用也都隨之成為可能。

但是，由于應用范圍如此廣泛（從無人機、家用電器和電動工具，一直到高爾夫球車和叉車），我們適用于直流電機控制的ASFET系列的優(yōu)化要求也同樣各不相同。例如，在無繩電動工具的緊湊主體中集成所需的功率和效率可能極具挑戰(zhàn)。因此，MOSFET經(jīng)過優(yōu)化后可在Power-SO8封裝(LFPAK56)內處理高達300 A的漏極電流，以在高轉矩啟動情況或故障條件下提供充足保護。此外，對于并聯(lián)使用多個MOSFET的大型多節(jié)移動系統(tǒng)而言，平衡均流可能是關鍵。

滿足典型和未來應用的需求

隨著設計人員打破應用性能界限，了解MOSFET的使用方式變得越來越關鍵。這一點從上面提到的幾個例子便可見一斑，但Nexperia相信會有越來越多的應用需要通過某種程度的優(yōu)化來滿足各自的不同要求。

優(yōu)化可能相對簡單明了，例如針對越來越多的36 V DC電機優(yōu)化VDS。不管是鏈鋸和綠籬修剪機，還是電動自行車和滑板車，都要用到這種電機。又如通過優(yōu)化MOSFET來輕松應對重復雪崩電流，同時將結溫保持在175°C以下，讓使用感應負載（例如驅動電磁閥）的設計人員能夠用現(xiàn)代技術取代平面技術。無論是哪種優(yōu)化，對于許多應用而言，僅憑品質因數(shù)來選擇MOSFET都將變得越來越具有挑戰(zhàn)性。

審核編輯：郭婷