Parallele MOSFETs

MOSFETs sind insofern etwas ungewöhnlich, als wenn Sie mehrere von ihnen parallel schalten, teilen sie die Last ziemlich gut auf. Wenn Sie den Transistor einschalten, hat jeder einen etwas anderen Einschaltwiderstand und einen etwas anderen Strom. Diejenigen, die mehr Strom führen, erwärmen sich stärker und erhöhen ihren Einschaltwiderstand. Das verteilt dann den Strom etwas um. Vorausgesetzt, das Umschalten ist langsam genug, damit diese Erwärmung stattfindet, ergibt sich ein natürlicher Lastausgleichseffekt.

Nun, der natürliche Lastausgleich ist nicht perfekt. Sie werden immer noch mit einem gewissen Ungleichgewicht enden. Wie viel hängt davon ab, wie gut die Transistoren angepasst sind. Mehrere Transistoren auf einem Chip sind besser als separate Transistoren, und Transistoren des gleichen Alters, aus der gleichen Charge oder die getestet und mit einem ähnlichen verglichen wurden, sind hilfreich. Aber als sehr grobe Zahl würde ich erwarten, dass Sie mit drei 1-A-MOSFETs etwa 2,5 A schalten können. In einer realen Schaltung wäre es ratsam, sich die Datenblätter und Anwendungshinweise des Herstellers anzusehen, um zu sehen, was sie empfehlen.

Auch diese Schaltung ist nicht ganz das, was Sie wollen. Sie sollten besser die N-Typ-MOSFETs zum Low-Side-Schalten verwenden. Oder, wenn Sie beim High-Side-Schalten bleiben wollen, besorgen Sie sich einige P-Typ-MOSFETs. Sie benötigen außerdem einen entsprechend platzierten Widerstand, um sicherzustellen, dass die Gates nicht schweben, wenn der Schalter geöffnet ist.

Beachten Sie, dass MOSFETs auf eine gleichmäßige Stromverteilung angewiesen sind, selbst auf der Skala eines einzelnen Geräts. Im Gegensatz zu theoretischen Modellen, bei denen der Kanal als Linie zwischen Source und Drain dargestellt wird, neigen reale Geräte dazu, den Kanalbereich über den Chip zu verteilen, um den maximalen Strom zu erhöhen:

^{(Der Kanalbereich ist unter einem sechseckigen Muster verteilt. Das Bild stammt von hier )}

Teile des Kanals können als getrennte, parallel geschaltete MOSFETs betrachtet werden. Die Stromverteilung in Teilen des Kanals ist dank des beschriebenen natürlichen Lastausgleichseffekts @Jack B nahezu gleichmäßig.

International Rectifier – Anwendungshinweis AN-941 – Parallelschaltung von Leistungs-MOSFETs

Ihre "Zusammenfassung" (Hervorhebung hinzugefügt):

• Verwenden Sie einzelne Gate-Widerstände , um das Risiko parasitärer Schwingungen zu eliminieren.
• Stellen Sie sicher, dass parallel geschaltete Geräte eine enge thermische Kopplung haben .
• Gleichen Sie die Common-Source-Induktivität aus und reduzieren Sie sie auf einen Wert, der die gesamten Schaltverluste bei der Betriebsfrequenz nicht stark beeinflusst.
• Reduzieren Sie die Streuinduktivität auf Werte, die beim maximalen Betriebsstrom akzeptable Überschwinger ergeben.
• Stellen Sie sicher, dass das Gate des MOSFET in eine steife (Spannungs-)Quelle mit so geringer Impedanz wie möglich blickt.
• Zenerdioden in Gate-Treiberschaltungen können Schwingungen verursachen. Bei Bedarf sollten sie auf der Treiberseite der Gate-Entkopplungswiderstände platziert werden.
• Kondensatoren in Gate-Treiberschaltungen verlangsamen das Schalten, erhöhen dadurch die Schaltunsymmetrie zwischen den Geräten und können Schwingungen verursachen.
• Streukomponenten werden durch ein straffes Layout minimiert und durch symmetrische Anordnung der Komponenten und Verlegung der Anschlüsse egalisiert.

Fast 3 Jahre später, zum Nutzen aller, die dies jetzt finden ... Die Frage wurde sehr gut beantwortet, aber ich möchte auch hinzufügen, dass parasitäre Schwingungen ein Problem sein können, wenn die Gates nur direkt miteinander verbunden sind. Im Allgemeinen sehen Sie ein einfaches RC-Netz an den Toren, um dies zu verhindern. Wie so.

Die Werte können ziemlich niedrig sein; typischerweise 470 Ohm Rs und 100 pF Cs

Ich denke, der einfachste Weg, dieses Problem zu untersuchen, besteht darin, den Drain-Source-Widerstand im Datenblatt zu betrachten. Der schlimmste Fall ist, wenn Sie ein Gerät mit dem niedrigsten Einschaltwiderstand und den Rest mit dem höchsten Widerstand haben. Es ist nur ein einfaches Parallelwiderstandsproblem, um zu berechnen, wie viel Strom durch jeden Transistor fließt. Denken Sie nur daran, sich bei der Auswahl eines Geräts ein gewisses Schutzband zu geben, um Temperaturschwankungen und Auswirkungen der Alterung des Geräts zu berücksichtigen.

Einer der Tipps war: - Stellen Sie sicher, dass parallel geschaltete Geräte eine enge thermische Kopplung haben. Ich denke jedoch, dass der automatische Lastausgleich, der durch den positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstands verursacht wird, ohne enge thermische Kopplung besser funktioniert! In einem Abwärtswandler können Sie auch Schottky-Dioden parallel haben. Ihr thermischer Koeffizient arbeitet in die andere Richtung. Ihr Durchlassspannungsverlust nimmt mit steigender Temperatur ab. Daher ist für diese eine enge thermische Kopplung sehr wichtig. Sonst kann der Strom in der heißesten Diode weglaufen!