功率mosfet串并联

mosfet可以说是电力电子中最重要的器件，因为它们用于开关和整流。在参考设计中，通常会看到它们作为单独的元素出现，或者仅作为推拉/桥接电路中的多个元素出现。在生产设计中，单个MOSFET的规格限制了可靠性和性能，你可能会看到多个MOSFET排列在一起作为单个开关或整流元件。当一起使用时，mosfet可以像其他元件一样排列成串联或并联。

串联或并联操作这些组件的能力允许设计人员控制其系统的潮流行为。而不是寻找更大的mosfet，较小的mosfet可以串联或并联布线，以提供相同的功能。另一个好处是更高的可靠性，但如果系统在模拟中不合格，则存在不必要的寄生产生破坏性功率传递的危险。

串联和并联使用mosfet

就像其他电路元件一样，mosfet可以串并联排列。这涉及到将不同MOSFET元件上的源极和漏极连接在一起，以创建具有所需功率传递特性的等效电路。串联和并联的mosfet之间所需的终端连接如下图所示。

功率mosfet串并联

n - mosfet的串联(左)和并联(右)排列。

左边的排列(级数)看起来很像a推挽安排在缓冲电路中，除非电路各处使用相同类型的MOSFET，并且电路中所有MOSFET的驱动信号是同相的。这一点同样适用于并行排列，这对于确保这些组件中的寄生可以很好地考虑到是非常重要的。

在mosfet的串联和并联排列中发现的设计优点如下表所示。与单一大型mosfet相比，串联/并联布局的优势主要体现在电性能和冷却方面。

好处	系列	平行
电	将开关损耗分散到多个mosfet	增加可输送到负载的总电流
热	将散热分散到多个mosfet	将散热分散到多个mosfet

冷却系列/并联mosfet

一旦连接到电路中，就需要设计冷却策略。在这些电路中使用的冷却策略应该利用任何暴露在封装上的模具附加垫，如果它是可用的。pad安装在单板上，可以连接到内部平面。然而，如果垂直安装，mosfet可以共享一个安装在PCB上的散热器，如下所示。

功率mosfet串并联

在功率大得多的系统中，涉及风扇的更精细的冷却策略可能是有必要的。这也可能需要在外壳上增加鳍或入口。一个更激进的策略涉及传导冷却直接进入外壳，可能与一个热界面材料．

瞬态响应

使用串联和并联mosfet的主要挑战是电路中的寄生。寄生对于具有快速边缘速率切换的单个MOSFET来说已经很困难了，但是串联/并联MOSFET电路中的寄生可以结合在一起，在工作期间产生强烈的振荡。尽管在电力电子应用中使用的许多开关mosfet的上升时间很低，但这种情况仍然发生。

有两种简单的方法来抑制这些电路中的振荡:

添加少量电阻(几欧姆)来补偿极低的mosfet R_ON值
将mosfet尽可能地相互靠近，以减少PCB布局中的迹电感

第一种策略可以在许多参考设计中找到;它本质上为开关过程中发生的瞬态振荡增加了一些阻尼。虽然它稍微减缓了功率传输，但它将防止由一个MOSFET激发的振荡破坏或破坏其他MOSFET。这些要点可以在一个简单的SPICE模拟中得到满足。

mosfet串并联模拟

并行的电路元件在SPICE中易于布线和模拟。对于串联和并联的mosfet，用于系统鉴定的主要仿真工具是瞬态分析．本仿真的目标是检查给定输入电源的时域输出和MOSFET阵列中的开关/整流动作。从这个模拟中，可以直接看到输出电压/电流传递到负载上的任何瞬态振荡。

基于spice的模拟的问题是很难量化阵列中连接mosfet的痕量电感的影响。这很重要，因为它将决定MOSFET上的终端之间必须有多大的连接才能确保稳定的功率传输。一种策略是在MOSFET模型中迭代一系列可能的引线电感值，这将占到引线+迹电感总数。带有参数扫描的灵敏度分析是最好的工具，因为它允许输出结果在同一图形中叠加和比较。