功率MOSFET并联主动均流设计与仿真

刘 通，崔业兵

(上海航天控制技术研究所，上海 201109)

0 引言

MOSFET以其开关速度快、导通电阻低等优点在电动自行车、电动叉车和电动伺服驱动器中均得到了广泛的应用。在工业应用中，往往需要多个分立器件并联，或采用多器件并联结构的功率模块[1-2]，才能实现传导大电流的能力。然而，由于MOSFET器件参数、回路寄生参数和驱动电路的不一致，MOSFET并联时，将产生各并联MOSFET电流不均衡的问题，包括稳定导通后的静态电流不均衡，以及开关过程中的动态电流不均衡[3-4]。不均衡现象会使并联器件产生不对称的开关速度、导通电压和电流以及器件损耗，会使最薄弱的并联器件因过载而损坏，并危及其他并联器件的安全[5-6]。

针对多个MOSFET器件并联的电流不均衡问题，已有文献对其产生机理及应对措施进行了研究。文献[7-9]分别从数学理论推导、多管并联实验以及器件散热条件等方面对并联MOSFET的静态和动态均流特性进行的研究表明：器件参数的差异性以及电路板的布局布线引入的寄生电感对并联MOSFET动态和静态均流具有很大影响，而导通电阻则影响并联器件的静态电流均衡等。文献[10-12]通过仿真对并联MOSFET均流特性进行了分析，提出并验证了各自的均流措施，主要包括筛选参数一致的器件、优化器件布局以及合理布线使寄生参数尽可能均衡等被动均流方法；文献[12]提出了一种栅极电阻补偿方法解决并联MOSFET动态不均衡问题。此外，在文献[13]中提出了一种基于差分电流传感器检测的主动均流方法，通过闭环控制并联器件的电流偏差，达到对各个并联器件的开关时间的控制，进而实现电流调控。……