開關(guān)、電阻器和MOSFET的并聯(lián)連接的目的是劃分所涉及的功率并創(chuàng)建可以承受更大功率的設(shè)備。它們可以并聯(lián)以增加輸出電流的容量。因?yàn)樗鼈儾皇軣嵊绊懖环€(wěn)定性，并聯(lián)連接通常比其他更過時(shí)的組件更簡單，更不重要。碳化硅MOSFET也可以與其他同類器件并聯(lián)使用。多個(gè)單元之間的簡單并聯(lián)在正常條件下工作良好，但在與溫度、電流和工作頻率相關(guān)的異常事件中，操作條件可能變得至關(guān)重要。因此，必須采取一定的預(yù)防措施來創(chuàng)建防故障電路，以便它們能夠充分利用功率器件并聯(lián)所提供的優(yōu)勢(shì)。

要記住的幾件事

在實(shí)踐中，功率器件的并聯(lián)當(dāng)它們具有相同的電氣特性和相同的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)行為時(shí)，這是可能的。但實(shí)際上，這不可能發(fā)生，因?yàn)楦鞣N標(biāo)本之間總是存在一些差異。在一些應(yīng)用中，MOSFET 在靜態(tài)狀態(tài)下工作，并充當(dāng)電子開關(guān)，用于“緩慢”打開和關(guān)閉。但大多數(shù)應(yīng)用都涉及高頻下的連續(xù)開關(guān)操作。即使是相同型號(hào)的多個(gè) MOSFET 之間電氣特性的微小(甚至是難以察覺的)差異也會(huì)觸發(fā)瞬時(shí)電壓尖峰和電流分布的普遍不平衡。這個(gè)問題可能導(dǎo)致高功率損失，電路高熱和電子元件損壞。設(shè)計(jì)人員必須研究電路，以便在所有工作條件下，傳輸中的電流在所有相同性質(zhì)的功率設(shè)備上都非常平衡且均勻。切換設(shè)備時(shí)，建議避免電流集中在某些電子元件上。事實(shí)上，這可能會(huì)在電子開關(guān)的操作中引起不必要的振蕩過程和不平衡。一般來說，非理想并聯(lián)導(dǎo)致的問題和原因可能如下：

· 設(shè)備參數(shù)不對(duì)應(yīng)

· 通態(tài)電阻失配 (R DS(on) )

· 柵源電壓失配 (V GS )

· 柵極驅(qū)動(dòng)器不匹配

· 電源電路不匹配

通態(tài)電阻

R?DS(on)是 MOSFET 的基本參數(shù)之一。它會(huì)影響許多操作因素，例如組件耗散、傳輸中的最大電流、系統(tǒng)效率和傳導(dǎo)損耗。如果 MOSFET 關(guān)閉，則漏源電壓很高，沒有電流流過。另一方面，當(dāng)它處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，漏源電壓下降到幾百毫伏。SiC MOSFET的 R DS(on)參數(shù)對(duì)溫度非常敏感，因此在設(shè)計(jì)具有并聯(lián)器件的電路時(shí)必須小心。它的內(nèi)部構(gòu)造決定了一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)和一個(gè)正溫度系數(shù)，因此可能會(huì)出現(xiàn)電流不平衡。該圖證實(shí)，根據(jù) SiC MOSFET 的結(jié)溫，溝道電阻會(huì)發(fā)生變化。許多設(shè)備示例的簡單并行化可能會(huì)產(chǎn)生問題，因?yàn)橐粋€(gè)組件可能比另一個(gè)組件傳遞更多的電流。因此，有必要將所有 MOSFET 的熱量均等地散發(fā)出去。

各種不平衡

當(dāng) MOSFET 打開時(shí)，一個(gè)小電流通過并聯(lián)的電子開關(guān)，與它們的激活電阻成反比。顯然，電阻最低的設(shè)備傳輸更多的電流。幸運(yùn)的是，SiC MOSFET 具有正溫度補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)，因此電路中會(huì)出現(xiàn)更自然的平衡，從而將組件的熱破壞降至最低。另一方面，包含在 MOSFET 中的二極管表現(xiàn)不同，并且隨著電流的通過，溫度會(huì)通過減少傳輸中的電流而升高。在轉(zhuǎn)換過程中可能會(huì)出現(xiàn)電流不平衡，尤其是在電源開啟和關(guān)閉期間。

不需要的振蕩

振蕩是改變?cè)O(shè)備正確功能的高頻信號(hào)。事實(shí)上，MOSFET 的特殊構(gòu)造構(gòu)成了一個(gè)諧振電路，配備了一個(gè)電容 (C) 和一個(gè)電感 (L)。這兩種元素顯然都是寄生成分。如果沒有外部柵極電阻器，諧振電路將具有非常高的 Q 因子。如果發(fā)生諧振，則在“柵極”和“源極”端子之間會(huì)產(chǎn)生重要的振蕩信號(hào)，從而產(chǎn)生與“漏極”和“源極”端子之間的相等振蕩相對(duì)應(yīng)的寄生和不需要的振蕩。過高的振蕩電壓可能導(dǎo)致誤點(diǎn)火或 MOSFET 工作中斷。但是，一般而言，SiC MOSFET 的并聯(lián)連接不會(huì)產(chǎn)生很高的振蕩風(fēng)險(xiǎn)，因此采取必要的預(yù)防措施，

解決方案

如今，有許多公司通過并聯(lián)多個(gè) MOSFET 來生產(chǎn) SiC 功率模塊，當(dāng)然，也采取了一些預(yù)防措施。有些制造商獲得了非常強(qiáng)大的組件，因?yàn)樵谶@種類型的連接中，增加了耗散功率，最重要的是，R DS(on)參數(shù)減小，就像電阻并聯(lián)時(shí)發(fā)生的一樣。一般來說，SiC MOSFET無需特殊措施即可并聯(lián)，因?yàn)楫?dāng)它們過熱時(shí)，它們會(huì)提高內(nèi)部電阻，盡管各個(gè)組件存在固有差異，但負(fù)載分布相當(dāng)均勻。明顯的缺點(diǎn)之一是“柵極”容量的增加，這會(huì)導(dǎo)致 SiC MOSFET 的開啟時(shí)間增加。在這些情況下，柵極電流必須顯著增加，具體取決于并聯(lián)連接的器件數(shù)量。在高頻率下，這個(gè)事實(shí)可能變得不可接受。對(duì)于較舊的功率元件(例如 IGBT)，設(shè)計(jì)人員必須克服不斷的挑戰(zhàn)(平衡、出色的驅(qū)動(dòng)器等)，以在功率器件之間建立良好的并聯(lián)連接。使用 SiC MOSFET 時(shí)，此類挑戰(zhàn)可能會(huì)增加，因?yàn)樗婕暗拈_關(guān)頻率要高得多。元件并聯(lián)的主要目的是實(shí)現(xiàn)更高的額定電流。設(shè)計(jì)人員還需要研究 PCB 布局。它們應(yīng)具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)以分散產(chǎn)生的熱量并大大降低寄生電感。因此，這些解決方案提供了 SiC MOSFET 的正確并聯(lián)連接，以增加傳輸電流和功率水平。但是，有一些注意事項(xiàng)需要遵循：它們應(yīng)具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)以分散產(chǎn)生的熱量并大大降低寄生電感。因此，這些解決方案提供了 SiC MOSFET 的正確并聯(lián)連接，以增加傳輸電流和功率水平。但是，有一些注意事項(xiàng)需要遵循：它們應(yīng)具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)以分散產(chǎn)生的熱量并大大降低寄生電感。因此，這些解決方案提供了 SiC MOSFET 的正確并聯(lián)連接，以增加傳輸電流和功率水平。但是，有一些注意事項(xiàng)需要遵循：

· 閾值電壓可能出現(xiàn)電流不平衡

· 由于不對(duì)稱寄生電感可能出現(xiàn)電流不平衡

· 可能的波動(dòng)

如今，企業(yè)已經(jīng)達(dá)到了高度的制造完美性，制造出幾乎完全相同的 SiC MOSFET 組件，幾乎不會(huì)出現(xiàn)不平衡的情況。然而，具有較低閾值的器件具有較高的瞬態(tài)，因此具有較高的開關(guān)和傳導(dǎo)損耗，具有較高的總功率損耗。一般來說，如果負(fù)載上流過的電流大于每個(gè)要使用的器件的標(biāo)稱值，則可以安全地并聯(lián)兩個(gè)器件，將流過每個(gè)開關(guān)的電流減半。圖 2 顯示了一種解決方案，該解決方案采用一個(gè)外部柵極電阻器，每個(gè) MOSFET 一個(gè)，以減少各種器件之間切換的變化。采用外部柵極電阻并不是奇跡，不平衡可能仍然存在。在某些情況下，由于兩個(gè) MOSFET 之間存在 RLC 諧振電路，GS也可能發(fā)生振蕩。

結(jié)論

SiC MOSFET 的特點(diǎn)是具有正溫度系數(shù)。它在共享靜態(tài)電流時(shí)用作負(fù)反饋。如果設(shè)備消耗更多電流，它就會(huì)升溫，從而增加其 R DS(on)。這樣，傳輸中的電流就減少了，也降低了熱不平衡的程度。此外，它們顯示出開關(guān)損耗隨溫度的微小增加。最后，SiC MOSFET 的跨導(dǎo)曲線更柔和，柵極電壓的微小變化對(duì)電流的影響更小，便于在多個(gè)器件之間動(dòng)態(tài)共享電流。