重新思考功率MOSFET器件的优点

ningxueqin

　　通过其品质因数（FOM）比较MOSFET已经成为一项无处不在的行业实践。随着目前出现越来越多的评比和SOA曲线，FOM正在日益被用作MOSFET的规格（specmanship）要素。MOSFET FOM最简单、最广泛使用的定义是Rds x Qg 乘积。每个新的MOSFET产品线发布时，都会同时公布令人印象深刻的至少20％的FOM下降幅度。
　　基于更新型宽带隙技术的设备进一步提升，声称在品质因数方面可以降低50倍甚至100倍。最终用户完全被这些夸张的数字搞得一头雾水。使用一个因数提高了50倍的开关器件到底有什么好处？它会减少50倍的损耗吗？如果您有一个功率转换器，其硅MOSFET消耗10 W，然后代之以另一个具有“50倍品质因数改进”的器件，损耗会降低到0.2 W吗？虽然损耗减少10％也很受欢迎，但相对于品质因数50倍的改善，这实在是有一种鸡肋的感觉。
　　最早提到功率MOSFET在开关应用中的品质因数是在参考文献中。它把Baliga（巴利加）高频品质因数定义为：
　　BHFFOM = 1 / （Cin x Rds）。
　　Cin 后来被Qg 作为行业标准而取代，并牢固确立了一个首要的、普遍有效的FOM的观念。对该定义提出过若干修改，但简单的Rds x Qg 继续是业界最喜欢采用的公式，即使目前也是这样。原始的FOM背后的逻辑相当简单。更低的Rds 能够降低导通损耗，而更低的 Qg能够减少开关损耗。如果它们的乘积能够最小化，总损耗也就最小化了。但现实能够很好地反映这一逻辑吗？
　　曾经有过一次评估，其采用三个设计平台的系列，其中两个平台具有相似的Rds x Qg 乘积，而第三个平台来自于早期一代的产品，其Rds值以及FOM值都高很多。不同的设备在表I中由其FOM进行区分。
　　该测试平台是市售的DC-DC四分之一块（quarter brick）类型，采用ZVS桥作为主拓扑，以200 kHz运行。FOM 2.8倍的降低以及Rds 5.8倍的降低并没有带来任何性能方面的好处。而另一方面，比FET270稍微逊色的FET300却战胜了其他两个产品，效率提高了近1%。显然，功率MOSFET或任何其他开关器件的真实性能与它们所吹嘘的品质因数之间并不存在什么必然联系。
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