优化MOSFET以满足特定应用的需求

在过去的十年左右期间，功率MOSFET发展的主要目标是提升效率并降低漏极至源极通态电阻。对于大多数应用而言，选择给定的品质因数(RDS(on) x Qg)通常是一个很好的开始。随着技术的发展和应用复杂性的日益提高，仅仅依靠品质因数再也无法确保为手头的工作使用最佳的MOSFET。实际上，为了满足这些要求，现在越来越有必要优化一组MOSFET参数，这些参数的数量不断增加，而且通常会牺牲历来很重要的参数。

在去年的这个时候，“当下公认的MOSFET品质因数还有意义吗？”这篇博客指出，随着新电源技术的出现和开关拓扑结构速度的加快，我们发现许多不同的参数成为了“系统关键型”参数。博客给出的一个例子是，对于SMPS拓扑，我们需要认识到Qrr的重要性，以及Qg的关键性在不断下降。

考虑到功率MOSFET的广泛应用范围，很明显，这种趋势在越来越多的应用中得到了体现。对于许多设计而言，这意味着仅仅选择具有合适FOM的标准MOSFET无法再满足所有应用需求。这些需求包括管理电压峰值、可靠的线性模式性能、增强保护或EMI特性等。突然之间，一系列全新的MOSFET参数（例如安全工作区域(SOA)）已经成为某个特定应用的关键参数。而优化这些参数通常会对历来很重要的参数产生直接负面影响。

稳步增长的产品组合

很长一段时间以来，Nexperia一直将成熟的MOSFET专业知识与广泛的应用认知相结合，以满足关键客户的具体需求。为此，Nexperia近年来开辟了不同的发展道路，并开始打造我们的应用专用MOSFET（即ASFET）系列。这些发展包括适用于以太网供电(PoE)和电源设备(PSE)的ASFET，以及适用于热插拔和软启动的ASFET等等，为始终开机的机架式计算机、通信和存储系统提供有力支撑。对于这两种应用而言，重要的参数包括低RDS(on)和增强安全工作区域(SOA)，而这两个参数在普通MOSFET中是互斥的。

依托这种特定于应用的方法，我们与客户开始研究还可以对其他什么应用和“系统关键型”参数进行优化。凭借Nexperia的SOA和稳健性优化，我们开发出了专为多节锂离子电池组设计的适用于电池隔离的ASFET。该技术可确保因故障条件引起的任何大量放电都能以受控方式得到管理，直到电池被安全隔离且系统关闭为止。虽然在正常工作中需要低RDS(on)来降低传导损耗，但就功能而言，安全电池隔离的参数至关重要。

直流电机控制的发展

电力电子市场在过去几年中发展如何，最好的一个视角可能莫过于我们所目睹的直流电机革命。从过去较大的低效设备，到今天外形小巧且功能强大的PWM驱动无刷直流电机，该领域取得了长足的进步。发生变革的不仅仅是直流电机，借助24 V电源轨或多节锂离子电池组，一系列新应用也都随之成为可能。

但是，由于应用范围如此广泛（从无人机、家用电器和电动工具，一直到高尔夫球车和叉车），我们适用于直流电机控制的ASFET系列的优化要求也同样各不相同。例如，在无绳电动工具的紧凑主体中集成所需的功率和效率可能极具挑战。因此，MOSFET经过优化后可在Power-SO8封装(LFPAK56)内处理高达300 A的漏极电流，以在高转矩启动情况或故障条件下提供充足保护。此外，对于并联使用多个MOSFET的大型多节移动系统而言，平衡均流可能是关键。

满足典型和未来应用的需求

随着设计人员打破应用性能界限，了解MOSFET的使用方式变得越来越关键。这一点从上面提到的几个例子便可见一斑，但Nexperia相信会有越来越多的应用需要通过某种程度的优化来满足各自的不同要求。

优化可能相对简单明了，例如针对越来越多的36 V DC电机优化VDS。不管是链锯和绿篱修剪机，还是电动自行车和滑板车，都要用到这种电机。又如通过优化MOSFET来轻松应对重复雪崩电流，同时将结温保持在175°C以下，让使用感应负载（例如驱动电磁阀）的设计人员能够用现代技术取代平面技术。无论是哪种优化，对于许多应用而言，仅凭品质因数来选择MOSFET都将变得越来越具有挑战性。

审核编辑：郭婷