MOSFET 解决方案可扩展到热插拔和电子熔断器应用的任何电流范围

作者：Jason Bone，Monolithic Power Systems(MPS)技术营销和应用工程师

在典型的热插拔或电子保险丝 (e-fuse) 应用中，选择 MOSFET 时必须非常小心，以确保在软启动 (SS) 开启期间不超过器件的安全工作区 (SOA)上。即使多个 MOSFET 并联，软启动条件也会导致大量热应力。

通常，在热插拔和电子熔断器应用中使用分立 MOSFET 时，假设只有一个 MOSFET 传导整个软启动电流。这是由于每个 MOSFET 的栅极阈值电压的变化。因此，即使可能有多个 MOSFET 并联，所有功率损耗都在一个器件中。这需要加大 MOSFET 额定值和封装尺寸，这会增加 PCB 面积。对于典型的热插拔/电子熔断器应用，需要一个精密电流检测电阻器和一个控制器来提供 SS 时序、温度保护和过流保护 (OCP)。

MPS MP5921提供了一种创新的 热插拔/电子熔断器应用，具有简单且可堆叠的构建块。MP5921 具有内置 MOSFET、电流感应、温度感应、软启动斜坡控制和高级保护功能。使用先进的单片工艺允许用户友好地实施热插拔和电子熔断器解决方案（图 1）。

图 1：热插拔/电子熔断器应用组件。

MP5921采用先进的单片工艺，在软启动过程中主动监控和驱动内部MOSFET，保证MOSFET的SOA。使用这种单片工艺，MP5921 可以准确测量流过内部 MOSFET 的电流。

由于能够监测通过内部 MOSFET 的电流，多个并联的 MP5921 器件在软启动条件下主动平衡流过每个器件的电流。这可确保每个器件均等地承载软启动电流，并且没有一个器件承载完整的软启动负载电流。并联器件之间的软启动电流均衡，大大降低了违反MOSFET SOA的风险，热能更均匀地分布在PCB上。

图 2 显示了三个 MP5921 器件在直流负载软启动期间并联的电流共享。所有三个并联器件均分软启动负载电流。

图 2：三个 MP5921 器件并联。

如果将各个电流的轨迹设置在同一原点，可以看出它们完全重叠（图 3）。

图 3：具有相同原点的电流。

MP5921 可以扩展以支持热插拔和电子熔断器解决方案所需的任何电流范围。MP5921 采用 4 x 5-mm 封装，额定电流为 60A，可提供极其密集的热插拔/电子保险丝解决方案。每个 MP5921 都具有内置保护功能，可监控损坏的 MOSFET、内部 MOSFET 的过热情况、软启动看门狗定时器和过流保护。

MP5921 还具有内置短路保护 (SCP) 功能，可在短路检测后 200 ns 内禁用内部 MOSFET。这种快速禁用功能可防止 PCB 上出现输出短路的大量电流累积。

MP5921 为空间关键型设计提供了强大且用户友好的解决方案，可扩展以满足所有类型的热插拔/电子熔断器应用的设计要求。

审核编辑 黄昊宇