封装寄生电感是否会影响MOSFET性能？

　　III.分析升压转换器中采用最新推出的TO247 4引脚封装的MOSFET

　　英飞凌已经在CoolMOS系列器件中推出新的封装概念“4引线封装”，其中，通孔封装名为“TO-247 4PIN”。如图3中的虚线框内所示，最新推出的TO-247 4引脚模型提供了一个额外的源极连接引脚。在内部连接中，引脚分离始于芯片內部，充当开尔文源。电源引脚“S”为电源接地提供了连接。开尔文源引脚，源-感侧引脚“SS”直接连接至驱动器地线，以便将驱动电流与电源电流路径分离。

　　由于源极分离，瞬态过程中源极电感对栅极驱动电路的影响将被消除。参见图3，驱动环路显示为红色，漏极电流环路不再相互作用。源电感引起的压降不再影响栅源电压Vgs(t)。如第二节中所讨论，阶段3时的栅源电压Vgs(t)为

　　其中，LG等于Lg1+Lg2+Lss.

　　图3.升压转换器中的TO247 4引脚封装MOSFET等效模型

　　对应的时间段t3和漏极电流变化速率dId/dt可表示为：

　　从等式(5)和(6)可知，影响MOSFET电流速率的源极引脚电感被消除了。根据等式(2)和(5)，较之TO247封装MOSFET，这缩短了器件的开关速度，降低了开关损耗。最新推出的TO247 4引脚MOSFET可实现相对较快的开关动作，从而降低开关损耗。

　　IV.实验验证

　　A.实验测试波形

　　将升压PFC转换器用作测量平台，进行评估。传统的TO247封装MOSFET和最新推出的TO247 4引脚封装MOSFET将被用作平台主用开关器件，以验证最新推出的TO247 4引脚封装MOSFET优于传统的TO247封装的开关性能和栅极控制能力。

　　图4所示为传统的TO247封装(上)和最新推出的TO247 4引脚封装(下)的硬开关关断波形对比。根据测得波形，从Vds(t)(蓝色波形)到Id(t)(黄色波形)的TO247 4引脚封装MOSFET的穿过时间，比最新推出的TO247封装MOSFET缩短了约40%.Vds与ID的重叠越少，意味着开关损耗越低。较之于传统的TO247封装，最新推出的TO247 4引脚封装MOSFET的振荡幅度Vgs (t)(紫色波形)也降低了30%.因此，最新推出的TO247 4引脚封装提供了更加可靠的开关控制。

　　图4. TO247封装MOSFET(上)和TO247 4引脚封装MOSFET(下)的MOSFET关断瞬态波形。试验条件：Ext. Rg=5Ω，12 V栅极驱动电压、试验器件IPZ65R019C7

　　最新推出的TO247 4引脚封装MOSFET切换时间，比传统的TO247封装短。得益于开关损耗降低，最新推出的TO247 4引脚封装MOSFET实现了更高效率，如图5所示。在输入电压为110 Vac的满负荷试验条件下，相比于传统的TO247封装的试验结果，最新推出的TO247 4引脚封装MOSFET的效率提高了0.2%.在高电压情况下，即当输入电压为220 Vac时，也实现了与之一致的效率提升。

　　图5.在110 Vac输入电压条件下，TO247 4引脚封装MOSFET与TO247封装MOSFET的PFC效率对比。测试条件：Ext. Rg=5Ω，开关频率=100 kHz，测试器件：具备相同硅芯片的IPW65R019C7(TO247)和IPZ65R019C7(TO247 4引脚)

　　V.结语

　　本文分析了快速开关MOSFET封装寄生电感对开关性能的影响。封装源电感是决定切换时间的关键参数，后者与开关速度和开关可控性密切相关。英飞凌最新推出的TO247 4引脚封装MOSFET能最大限度地减少传统的TO247封装寄生电感造成的不利影响，实现更高系统效率。