MOS管最常見的應用可能是電源中的開關(guan) 元件，此外，它們(men) 對電源輸出也大有裨益。服務器和通信設備等應用一般都配置有多個(ge) 並行電源，以支持N+1 冗餘(yu) 與(yu) 持續工作 （圖1）。各並行電源平均分擔負載，確保係統即使在一個(ge) 電源出現故障的情況下仍然能夠繼續工作。不過，這種架構還需要一種方法把並行電源的輸出連接在一起，並保證某個(ge) 電源的故障不會(hui) 影響到其它的電源。在每個(ge) 電源的輸出端，有一個(ge) 功率MOS管可以讓眾(zhong) 電源分擔負載，同時各電源又彼此隔離。起這種作用的MOS管被稱為(wei) “ORing”FET，因為(wei) 它們(men) 本質上是以 “OR” 邏輯來連接多個(ge) 電源的輸出。

　　圖1：用於(yu) 針對N+1冗餘(yu) 拓撲的並行電源控製的MOS管 在ORing FET應用中，MOS管的作用是開關(guan) 器件，但是由於(yu) 服務器類應用中電源不間斷工作，這個(ge) 開關(guan) 實際上始終處於(yu) 導通狀態。其開關(guan) 功能隻發揮在啟動和關(guan) 斷，以及電源出現故障之時。

　　相比從(cong) 事以開關(guan) 為(wei) 核心應用的設計人員，ORing FET應用設計人員顯然必需關(guan) 注MOS管的不同特性。以服務器為(wei) 例，在正常工作期間，MOS管隻相當於(yu) 一個(ge) 導體(ti) 。因此，ORing FET應用設計人員最關(guan) 心的是最小傳(chuan) 導損耗。

　　低RDS（ON） 可把BOM及PCB尺寸降至最小

　　一般而言，MOS管製造商采用RDS（ON） 參數來定義(yi) 導通阻抗;對ORing FET應用來說，RDS（ON） 也是最重要的器件特性。數據手冊(ce) 定義(yi) RDS（ON） 與(yu) 柵極 （或驅動） 電壓 VGS 以及流經開關(guan) 的電流有關(guan) ，但對於(yu) 充分的柵極驅動，RDS（ON） 是一個(ge) 相對靜態參數。

　　若設計人員試圖開發尺寸最小、成本最低的電源，低導通阻抗更是加倍的重要。在電源設計中，每個(ge) 電源常常需要多個(ge) ORing MOS管並行工作，需要多個(ge) 器件來把電流傳(chuan) 送給負載。在許多情況下，設計人員必須並聯MOS管，以有效降低RDS（ON）。

　　需謹記，在 DC 電路中，並聯電阻性負載的等效阻抗小於(yu) 每個(ge) 負載單獨的阻抗值。比如，兩(liang) 個(ge) 並聯的2Ω 電阻相當於(yu) 一個(ge) 1Ω的電阻。因此，一般來說，一個(ge) 低RDS（ON） 值的MOS管，具備大額定電流，就可以讓設計人員把電源中所用MOS管的數目減至最少。

　　除了RDS（ON）之外，在MOS管的選擇過程中還有幾個(ge) MOS管參數也對電源設計人員非常重要。許多情況下，設計人員應該密切關(guan) 注數據手冊(ce) 上的安全工作區（SOA）曲線，該曲線同時描述了漏極電流和漏源電壓的關(guan) 係。基本上，SOA定義(yi) 了MOSFET能夠安全工作的電源電壓和電流。在ORing FET應用中，首要問題是：在“完全導通狀態”下FET的電流傳(chuan) 送能力。實際上無需SOA曲線也可以獲得漏極電流值。

　　若設計是實現熱插拔功能，SOA曲線也許更能發揮作用。在這種情況下，MOS管需要部分導通工作。SOA曲線定義(yi) 了不同脈衝(chong) 期間的電流和電壓限值。

　　注意剛剛提到的額定電流，這也是值得考慮的熱參數，因為(wei) 始終導通的MOS管很容易發熱。另外，日漸升高的結溫也會(hui) 導致RDS（ON）的增加。MOS管數據手冊(ce) 規定了熱阻抗參數，其定義(yi) 為(wei) MOS管封裝的半導體(ti) 結散熱能力。RθJC的最簡單的定義(yi) 是結到管殼的熱阻抗。細言之，在實際測量中其代表從(cong) 器件結（對於(yu) 一個(ge) 垂直MOS管，即裸片的上表麵附近）到封裝外表麵的熱阻抗，在數據手冊(ce) 中有描述。若采用PowerQFN封裝，管殼定義(yi) 為(wei) 這個(ge) 大漏極片的中心。因此，RθJC 定義(yi) 了裸片與(yu) 封裝係統的熱效應。RθJA 定義(yi) 了從(cong) 裸片表麵到周圍環境的熱阻抗，而且一般通過一個(ge) 腳注來標明與(yu) PCB設計的關(guan) 係，包括鍍銅的層數和厚度。

　　開關(guan) 電源中的MOS管　　現在讓我們(men) 考慮開關(guan) 電源應用，以及這種應用如何需要從(cong) 一個(ge) 不同的角度來審視數據手冊(ce) 。從(cong) 定義(yi) 上而言，這種應用需要MOS管定期導通和關(guan) 斷。同時，有數十種拓撲可用於(yu) 開關(guan) 電源，這裏考慮一個(ge) 簡單的例子。DC-DC電源中常用的基本降壓轉換器依賴兩(liang) 個(ge) MOS管來執行開關(guan) 功能（圖2），這些開關(guan) 交替在電感裏存儲(chu) 能量，然後把能量釋放給負載。目前，設計人員常常選擇數百kHz乃至1 MHz以上的頻率，因為(wei) 頻率越高，磁性元件可以更小更輕。

　　圖2：用於(yu) 開關(guan) 電源應用的MOS管對。（DC-DC控製器）

　　顯然，電源設計相當複雜，而且也沒有一個(ge) 簡單的公式可用於(yu) MOS管的評估。但我們(men) 不妨考慮一些關(guan) 鍵的參數，以及這些參數為(wei) 什麽(me) 至關(guan) 重要。傳(chuan) 統上，許多電源設計人員都采用一個(ge) 綜合品質因數（柵極電荷QG ×導通阻抗RDS（ON））來評估MOS管或對之進行等級劃分。

　　柵極電荷和導通阻抗之所以重要，是因為(wei) 二者都對電源的效率有直接的影響。對效率有影響的損耗主要分為(wei) 兩(liang) 種形式--傳(chuan) 導損耗和開關(guan) 損耗。

　　柵極電荷是產(chan) 生開關(guan) 損耗的主要原因。柵極電荷單位為(wei) 納庫侖(lun) （nc），是MOS管柵極充電放電所需的能量。柵極電荷和導通阻抗RDS（ON） 在半導體(ti) 設計和製造工藝中相互關(guan) 聯，一般來說，器件的柵極電荷值較低，其導通阻抗參數就稍高。

　　開關(guan) 電源中第二重要的MOS管參數包括輸出電容、閾值電壓、柵極阻抗和雪崩能量。

　　某些特殊的拓撲也會(hui) 改變不同MOS管參數的相關(guan) 品質，例如，可以把傳(chuan) 統的同步降壓轉換器與(yu) 諧振轉換器做比較。諧振轉換器隻在VDS （漏源電壓）或ID （漏極電流）過零時才進行MOS管開關(guan) ，從(cong) 而可把開關(guan) 損耗降至最低。這些技術被成為(wei) 軟開關(guan) 或零電壓開關(guan) （ZVS）或零電流開關(guan) （ZCS）技術。由於(yu) 開關(guan) 損耗被最小化，RDS（ON） 在這類拓撲中顯得更加重要。

　　低輸出電容（COSS）值對這兩(liang) 類轉換器都大有好處。諧振轉換器中的諧振電路主要由變壓器的漏電感與(yu) COSS決(jue) 定。此外，在兩(liang) 個(ge) MOS管關(guan) 斷的死區時間內(nei) ，諧振電路必須讓COSS完全放電。

　　低輸出電容也有利於(yu) 傳(chuan) 統的降壓轉換器（有時又稱為(wei) 硬開關(guan) 轉換器），不過原因不同。因為(wei) 每個(ge) 硬開關(guan) 周期存儲(chu) 在輸出電容中的能量會(hui) 丟(diu) 失，反之在諧振轉換器中能量反複循環。因此，低輸出電容對於(yu) 同步降壓調節器的低邊開關(guan) 尤其重要。