圖1 用於針對N+1冗餘拓撲的並行電源控製的MOS管

在ORing FET應用中，MOSguandezuoyongshikaiguanqijian，danshiyouyufuwuqileiyingyongzhongdianyuanbujianduangongzuo，zhegekaiguanshijishangshizhongchuyudaotongzhuangtai。qikaiguangongnengzhifahuizaiqidongheguanduan

，yijidianyuanchuxianguzhangzhishi 。

相比從事以開關為核心應用的設計人員
，ORing FET應用設計人員顯然必需關注MOS管的不同特性。以服務器為例
，在正常工作期間
，MOS管隻相當於一個導體。因此，ORing FET應用設計人員最關心的是最小傳導損耗。

低RDS(ON) 可把BOM及PCB尺寸降至最小

一般而言
，MOS管製造商采用RDS(ON) 參數來定義導通阻抗;對ORing FET應用來說
，RDS(ON) 也是最重要的器件特性。數據手冊定義RDS(ON) 與柵極 (或驅動) 電壓 VGS 以及流經開關的電流有關，但對於充分的柵極驅動，RDS(ON) 是一個相對靜態參數。

若設計人員試圖開發尺寸最小、成本最低的電源
，低導通阻抗更是加倍的重要。在電源設計中
，每個電源常常需要多個ORing MOS管並行工作，需要多個器件來把電流傳送給負載。在許多情況下，設計人員必須並聯MOS管
，以有效降低RDS(ON)。

需謹記
，在 DC 電路中，並聯電阻性負載的等效阻抗小於每個負載單獨的阻抗值。比如，兩個並聯的2Ω 電阻相當於一個1Ω的電阻 。因此
，一般來說，一個低RDS(ON) 值的MOS管，具備大額定電流

，就可以讓設計人員把電源中所用MOS管的數目減至最少。

除了RDS(ON)之外
，在MOS管的選擇過程中還有幾個MOS管參數也對電源設計人員非常重要。許多情況下，設計人員應該密切關注數據手冊上的安全工作區(SOA)曲線，該曲線同時描述了漏極電流和漏源電壓的關係。基本上，SOA定義了MOSFET能夠安全工作的電源電壓和電流。在ORing FET應用中，首要問題是：在"完全導通狀態"下FET的電流傳送能力。實際上無需SOA曲線也可以獲得漏極電流值。

若設計是實現熱插拔功能，SOA曲線也許更能發揮作用。在這種情況下
，MOS管需要部分導通工作。SOA曲線定義了不同脈衝期間的電流和電壓限值。

注意剛剛提到的額定電流，這也是值得考慮的熱參數
，因為始終導通的MOS管很容易發熱。另外


，日漸升高的結溫也會導致RDS(ON)的增加。MOS管數據手冊規定了熱阻抗參數
，其定義為MOS管封裝的半導體結散熱能力。RθJC的最簡單的定義是結到管殼的熱阻抗。細言之，在實際測量中其代表從器件結(對於一個垂直MOS管，即裸片的上表麵附近)到封裝外表麵的熱阻抗，在數據手冊中有描述。若采用PowerQFN封裝，管殼定義為這個大漏極片的中心。因此
，RθJC 定義了裸片與封裝係統的熱效應。RθJA 定義了從裸片表麵到周圍環境的熱阻抗
，而且一般通過一個腳注來標明與PCB設計的關係，包括鍍銅的層數和厚度。

開關電源中的MOS管

現在讓我們考慮開關電源應用
，以及這種應用如何需要從一個不同的角度來審視數據手冊。從定義上而言
，這種應用需要MOS管定期導通和關斷。同時，有數十種拓撲可用於開關電源，這裏考慮一個簡單的例子。DC-DC電源中常用的基本降壓轉換器依賴兩個MOS管來執行開關功能(圖2)，這些開關交替在電感裏存儲能量，然後把能量釋放給負載。目前，設計人員常常選擇數百kHz乃至1 MHz以上的頻率，因為頻率越高，磁性元件可以更小更輕。

 

圖2 用於開關電源應用的MOS管對(DC-DC控製器)

顯然，電源設計相當複雜
，而且也沒有一個簡單的公式可用於MOS管的評估。但我們不妨考慮一些關鍵的參數
，以及這些參數為什麼至關重要。傳統上，許多電源設計人員都采用一個綜合品質因數(柵極電荷QG ×導通阻抗RDS(ON))來評估MOS管或對之進行等級劃分。

柵極電荷和導通阻抗之所以重要，是因為二者都對電源的效率有直接的影響。對效率有影響的損耗主要分為兩種形式--傳導損耗和開關損耗。

柵極電荷是產生開關損耗的主要原因。柵極電荷單位為納庫侖(nc)，是MOS管柵極充電放電所需的能量。柵極電荷和導通阻抗RDS(ON) 在半導體設計和製造工藝中相互關聯
，一般來說

，器件的柵極電荷值較低，其導通阻抗參數就稍高。開關電源中第二重要的MOS管參數包括輸出電容
、閾值電壓、柵極阻抗和雪崩能量。

某些特殊的拓撲也會改變不同MOS管參數的相關品質
，例如
，可以把傳統的同步降壓轉換器與諧振轉換器做比較。諧振轉換器隻在VDS (漏源電壓)或ID (漏極電流)過零時才進行MOS管開關，從而可把開關損耗降至最低。這些技術被成為軟開關或零電壓開關(ZVS)或零電流開關(ZCS)技術。由於開關損耗被最小化，RDS(ON) 在這類拓撲中顯得更加重要。

低輸出電容(COSS)值對這兩類轉換器都大有好處。諧振轉換器中的諧振電路主要由變壓器的漏電感與COSS決定。此外，在兩個MOS管關斷的死區時間內
，諧振電路必須讓COSS完全放電。

低輸出電容也有利於傳統的降壓轉換器(有時又稱為硬開關轉換器)
，不(bu)過(guo)原(yuan)因(yin)不(bu)同(tong)。因(yin)為(wei)每(mei)個(ge)硬(ying)開(kai)關(guan)周(zhou)期(qi)存(cun)儲(chu)在(zai)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)中(zhong)的(de)能(neng)量(liang)會(hui)丟(diu)失(shi)，反(fan)之(zhi)在(zai)諧(xie)振(zhen)轉(zhuan)換(huan)器(qi)中(zhong)能(neng)量(liang)反(fan)複(fu)循(xun)環(huan)。因(yin)此(ci)，低(di)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)對(dui)於(yu)同(tong)步(bu)降(jiang)壓(ya)調(tiao)節(jie)器(qi)的(de)低(di)邊(bian)開(kai)關(guan)尤(you)其(qi)重(zhong)要(yao)。