在筆記本電腦主板
、LCDTV主板、STB機頂盒等電子係統應用中，內部有不同電壓的多路電源，通常需要采用功率MOSFET作為負載切換開關
，控製不同電壓的電源的上電時序
；同時還有USB接口，用於輸出5V電dian壓ya，這zhe些xie電dian源yuan通tong常chang後hou麵mian帶dai有you較jiao大da的de電dian容rong
，也ye需xu要yao負fu載zai開kai關guan

，限xian製zhi後hou麵mian電dian容rong在zai上shang電dian的de過guo程cheng中zhong充chong電dian產chan生sheng的de大da的de浪lang湧yong電dian流liu，以yi保bao護hu後hou麵mian所suo帶dai的de負fu載zai芯xin片pian的de安an全quan
，同tong時shi不bu會hui導dao致zhi前qian麵mian的de電dian源yuan電dian壓ya的de跌die落luo產chan生sheng複fu位wei的de問wen題ti。

 

筆記本電腦主板19V輸入端
，有二個背靠背的功率MOSFET
，一個用於負載開關作軟起動
，限製浪湧電流，另一個用於防反接。

 

圖1：筆記本電腦電源

 

圖2：筆記本電腦主板輸入電路

 

在通訊係統中
，也廣泛使用熱插撥電路，由功率MOSFET組成的熱插撥電路和上述的負載開關的功能類同。在這些應用中，通常在功率MOSFET的柵極和源極或柵極和漏極並聯額外的電容
，延長功率MOSFET在線性區的時間
，以限製流湧的電流。從圖7波形可以明顯看到：功率MOSFET完全導通前，有比較長的一段時間工作於時間線性區。

 

圖3：通信係統機房

 

圖4：通信係統機櫃板卡熱插撥

 

圖5：通信係統機櫃

 

圖6：通信係統板卡電路

 

圖7：通信係統板卡熱插撥波形

 

在電池保持板PCM過流關斷的過程中，從波形可以看到：功率MOSFET同樣也有較長的一段時間工作於線性區。

 

圖8：電池保持板電路

 

圖9：電池保持板關斷波形

 

在一些輸出電壓需要低噪聲的應用，如輸出為12V、24Vdegongdiandianyuan

，tongchangzaikaiguandianyuanshuchudehoumianjiexianxingdewenyaqilaijiangdizaosheng
，youyuchengbenkaolvhuozhaobudaoheshidejichengxianxingwenyatiaojieqi，yibancaiyongfenliyuanjianfanganzuchengxianxingwenyatiaojieqi，shiyongzhongyadegonglvMOSFET作為調整管；在一些風扇或電機調速的應用中
，也是采用功率MOSFET作調整管
，通過控製VGS的電壓
，來調節漏極的電流
，從而控製風扇、電機的轉速。這些應用中
，功率MOSFET完全工作在線性區。

 

然而，在開關電源中，功率MOSFET工作在完全關斷或完全導通狀態
，通過線性區的速度比較快，也就是驅動電壓VGS從閾值電壓VGS(th)開始，到米勒平台結束的這段時間
，比較快，即使如此，也產生了較大的開關損耗。

 

功率MOSFET工作完全工作在線性區或者長的時間工作在線性區，會產生非常大的功率損耗，產生高的熱應力
；同時由於工作電壓高
，內部電場大，容易發生單元熱不平衡而局部失效的問題。功率MOSFET工作於線性區的這些問題
，將用多篇文章進行論述


，給出一些設計的參考思路。

 

 

功率MOSFET也有三個工作狀態
，在漏極導通特性曲線上
，對應的是三個工作區：截止區，線性區和可變電阻區。如圖10所示。注意到：MOSFET的線性區有時也稱為：恒流區或飽和區。

 

圖10：AOT1404的漏極導通特性

 

在前麵柵極電荷的章節，設計過功率MOSFETdekaitongguocheng。zailoujidaotongtexingquxianshang，dangzhajidequdongdianyajiazaizhajishangshi，youyuzhajiyoushurudianrong，dianrongdedianyabunengtubian
，yinci
，zhajidedianyasuishijianxianxingshangsheng，cishigonglvMOSFET仍然工作在截止區
，圖10中A-B所示。

 

當柵極的電壓上升到閾值電壓時，漏極開始流過電流，此時，功率MOSFET進入到線性區。隨著柵極的增加，漏極電流也增加，圖10中B-C所示。這個過程中
，VDS電壓變化不大，CGD的電容小，因此很快的放電。這一段時間也可稱為di/dt時間段。

 

漏極電流的變化值等於器件的跨導乘以柵極電壓的變化值。

 

 

當dang漏lou極ji的de電dian流liu達da到dao係xi統tong的de最zui大da允yun許xu電dian流liu時shi，此ci時shi漏lou極ji電dian流liu不bu再zai增zeng加jia，維wei持chi最zui大da值zhi並bing保bao持chi恒heng定ding
，因yin此ci，柵zha極ji的de電dian壓ya受shou到dao跨kua導dao的de限xian製zhi，也ye要yao保bao持chi恒heng定ding
，圖tu10中C-D所示。

 

此時，功率MOSFET會在一段時間內工作在米勒平台區，即相對穩定的恒流區。柵極處於米勒平台區保持恒定的原因在於：漏極電壓VDS開始降低，那麼導致Crss兩端的電壓VGD也會隨之急劇的變化。

 

 

從上式可以看到，隻有大的電流才能產生大的VGD變化率，來抽取Crss的電荷，因此幾乎所有柵極的電流都被Crss抽走。同時，Crss是一個動態參數
，在漏極電壓變化的過程中，Crss的電容值也會急劇的增加，此時動態的Crss主導著輸入電容
，這樣，電容CGS相對而言其回路幾乎沒有電流
，因此，柵極的電壓會維持恒定，從而產生米勒平台。這一段時間也可稱為dv/dt時間段。

 

當Crss的電荷全部抽走後，米勒平台結束，同時，VDS電壓也降到最低值，即電流和此時的RDS(on)乘積。隨後柵極電壓繼續增加，增加到驅動電壓的最大值，如圖10中D-E所示

，此時功率MOSFET進入可變電阻區。

 

整個過程中，A-B為截止區
，D-E為可變電阻區
，B-C-D為線性工作區。線性區產生開關損耗
，對於一個開關周期，此時間段越長，開關損耗越大。

 

來源：鬆哥電源