Alpha MOS在PFC应用中的注意事项与设计要点

3 Alpha MOS的并联及PCB设计

对于MOS并联的情况，首先驱动电路要尽可能隔离。严禁直接将并联MOS的驱动端连在一起。由于MOS的漏极电感，结电容以及门槛电压等可能有差异，直接将门极相连会使门极驱动在开关过程产生振荡，如图13所示，振荡将在低电抗回路中发生，严重时会导致MOS损坏。驱动电阻增大可以对并联振荡起到衰减作用，最好严格地隔离并联驱动。

图13：直接并联的驱动干扰模型

图14所示为常见的并联方式，并联的MOS分别通过驱动电阻与图腾柱电路相连。但这种隔离还不够彻底，彻底隔离的方式如图15电路所示，两个MOS分别经过各自独立的驱动电路驱动，只在信号输出端相连。不管采用哪种驱动方式，为了提高可靠性，增大驱动电阻，降低dv/dt(比单管更低)都是必要的。

需要说明的是，在并联应用中，驱动受干扰的问题要优先于并联的不平衡问题。一般的电路中很难保证并联的绝对平衡。如果驱动电路和PCB布局不能兼顾的情况下，可以适当牺牲一些平衡性，但驱动的干扰必须被消除。具体应用中需要仔细权衡。

图14：常用并联驱动电路

图15：完全隔离并联驱动电路

并联中PCB布局和走线十分重要，越是高速开关的MOS，对并联均衡的要求就越高。不均衡的并联，不但会导致单个MOS承受过高的电流冲击和dv/dt（注意到dv/dt与电流成正比）还会在电流重分配的过程中产生振荡，干扰驱动和其他信号。下面是一些MOSFET并联的例子，绿色为正面走线，红色为背面走线。

图16和图17是最佳的并联走线方式，并联的MOS各自漏极和源级的走线长度相同，驱动走线与主功率走线在不同方向。实际应用中可以增大走线面积以取得更好的效果。

图16：并联MOS散热片独立

图17：并联MOS散热片共用(背靠背)

图18的MOS布局方式在一些中小功率应用中比较常见，采用这种走线方式可以取得均衡的效果，但是实际应用要注意减少走线长度以减小走线电感。

图18：并联MOS散热片共用(并排)

图19是一种不良走线方式，左边的MOS上串联了一段走线电阻和电感，这可能导致右边MOS的工作电流更大，dv/dt和di/dt也更大

图19：并联MOS散热片共用(并排)，不良走线

在一些中小功率的实际应用中，PCB是单面板，常常采用图20的方式并联。虽然这种方式仍然不能实现走线电感的均衡，但是通过走线露铜涂锡，减少了电阻的不平衡。

图20：并联MOS散热片共用(并排)，单面板小功率

图16和图17的布局方式不是很容易实现，图21是单面板PCB，并联MOS在散热片拐角处放置，通过增加走线面积和露铜等方式，可以在一定程度上减少不均衡问题。

图21：并联MOS散热片直角布局，单面板

总结

Alpha MOS是AOS新一代高压MOSFET产品，它具有导通电阻小，开关速度快，结电容小的特点。Alpha MOS在PFC的应用需要特别谨慎，尽量通过增大Rg，增加Cgs等方法控制dv/dt小于20V/ns，并控制启动过程抑制冲击电流。由于Alpha MOS的高速开关特性，需要注意驱动电路设计和PCB版布局，尽量减少干扰，在并联应用中也需要采用独立的驱动电路和合理的PCB走线。