摘要：IR公司最新推出的低导通电阻MOSFET功率管IRFPS37N50A，使全桥变换器只需采用二个MOSFET和二个IGBT就能实现软开关电源单机输出功率3000W。

1 引言

IRFPS37N50A是IR公司1999年6月在中国刚推出的最新低导通电阻、低损耗、高性能功率MOSFET（又称HEXFET）。它是继IRFP460（1985）、IRFP460LC（1994）之后又一次重大技术革新，是功率MOSFET器件在大电流特性方面追赶IGBT的一次质的飞跃。在相同的500V最大漏极击穿电压条件下，它使全桥变换器只需要采用二个MOSFET和二个IGBT管，就能实现软开关电源单机输出功率达到3000W。

为满足开关电源的特殊需要，IRFPS37N50A管的外壳尺寸设计，完全相同于原有的IRFP460/460LC等。请注意到它的塑料外壳中心，并没有穿孔隙作固定！它是用弹性簧片将功率管壳压紧在散热器上（二者之间涂导热硅脂）。新的SUPER－247封装见图1，最大限度地留下空间来扩充功率密度，大大降低了MOSFET的导通电阻值（由原ROS(On)=0.27Ω减小到0.13Ω），使通态损耗降低了50％，工作电流从20A大幅提高到36A！

当采用四只IRFP460或IRFP460LC组成全桥软开关电源变换器时，它的额定输出功率为1000W～1500W，这是因为它们的最大工作电流在20A（管壳温度25℃）～12A（管壳温度100℃），实际工作状态下的最大电流约为16A（管壳温度60℃）。所以要实现3000W高频开关电源单机输出功率，需要采用8只MOSFET双双并联组成ZVS软开关全桥变换器，见图2，但额定输出功率时的电源整机效率只有87％。新问世的低导通电阻、低损耗MOSFET管IRFPS37N50A，其最大工作电流在36A（管壳温度25℃）～23A（管壳温度100℃），实际工作状态下的最大电流约为30A（管壳温度60℃）。因此，只要散热良好，采用四只单管（两只IRFPS37N50A和两只IGBT）就能实现3000W输出功率的开关电源。实用的3000W、50kHzZVS－ZCS全桥软开关电源电路见图3，其电源整机效率可达到90％或者更高。

参数	名称	第三代IRFP460（1985）	第四代IRFP460LC（1994）	第五代IRFPS37N50A（1998）
封装	外形	TO-247	TO-247	SUPER-247
BVDSS（V）	漏-源击穿电压	500	500	500
ID（On)(A)	通态漏极电流	20	20	36
RDS(On)(Ω)	通态电阻	0.27	0.27	0.13
EAS(mJ)	重复寻崩能量	28	28	44
Ciss(pF)	输入电容	4200	3600	5579
Coss(pF)	输出电容	870	440	810
Crss(pF)	反向传输电容	350	39	36
Qg(nC)	总栅电荷	210	120	180
Qgs(nC)	栅-源电荷	29	32	46
Qgd(nC)	栅-漏Miller电荷	110	49	71
td(on)(ns)	导通延迟时间	18	18	23
tr(ns)	上升时间	59	77	98
td(off)(ns)	关断延迟时间	110	40	52
tr(ns)	下降时间	58	43	80
VSD(V)	体二极管正向压降	1.8	1.8	1.5
trr(ns)	体二极管反向恢复时间	570	570	570

	参数值	最大值	单位
ID@ Tc=25℃	连续导通的漏极电流，VGS@ 10V	36	A
ID@ Tc=100℃	连续导通的漏极电流，VGS@ 10V	23
IDM	脉冲漏极电流	144
PD@ Tc=25℃	功率损耗	446	W
	线性减少额定值因数	3.6	W/℃
VGS	栅极-源极电压	30	V
dv/dt	峰值二极管恢复dv/dt	3.5	V/ns
Tj TSTG	工作结温和储存温度范围	-55 to+150	℃
	焊接温度（10秒内）	300(1.6mm离管壳）

	参数	最小	典型	最大	单位	条件
V（BR）DSS	漏极-源极击穿电压	500	-	-	V	VGS=0V, ID=250μA
RDS（on）	静态漏极-源极导通电阻	-	-	0.13	Ω	VGS=10V, ID=22A
VGS(th)	梵极门发电压	2.0	-	4.0	V	IDS=VGS, ID=250μA
IDSS	漏极-源极漏电流	-	-	25	μA	VDS=500V, VGS=0V
		-	-	250		VDS=400, VGS=0V,Tj=150℃
IGSS	栅极-源极反向漏电流	-	-	100	nA	VGS=30V
		-	-	-100		VGS=-30V

	参数	最小	典型	最大	单位	条件
gfs	正向跨导	20	-	-	s	VDS=50V,ID=22A
Qg	总栅电荷	-	-	180	nC	ID=36A, VDS=400A, VGS=10V,见图12
Qgs	栅极-源极电荷	-	-	46
Qgd	栅-漏极（Miller)电荷	-	-	71
td(on)	导通延迟时间	-	23	-	ns	VDD=250 I36=A RG=2.15Ω RD=7.0Ω
tr	上升时间	-	98	-
td(off)	截止延迟时间	-	52	-
tf	下降时间	-	80	-
Ciss	输入电容	-	5579	-	pF	VGS=0V VDS=25V f=1.0MHz,见图11
Coss	输出电容	-	810	-
Crss	反向传输电容	-	36	-
Coss	输出电容	-	7905	-		VGS=0V,VDS=1.0V, f=1.0MHz
Coss	输出电容	-	221	-		VGS=0V,VDS=400V, f=1.0MHz
Coss eff.	有效输出电容	-	400	-		VGS=0V, VDS=0V～400V
EAS	单脉冲雪崩能量		-	1260	mJ
IAR	雪崩电流		-	36	A
EAR	重复雪崩能量		-	44	mJ
RθJC	结-管壳		-	0.28	℃/W
RθCS	管壳-散热片、平板玻璃、聚脂表面		0.24	-
RθJA	结-环境		-	40
Is	连续导通源极电流（体二极管）	-	-	36	A	MOSFET 符号表示 整体反接 PN结极管
ISM	脉冲源极电流（体二极管）	-	-	144
VSD	二极管正向电压	-	-	1.5	V	TJ=25℃,Is=36A VGS=0V
trr	反向恢复时间	-	570	860	ns	TJ=25℃,IF=36A di/dt=100A/μs
Qrr	反向恢复电荷	-	8.6	13	μC
ton	正向导通时间	本征导通时间可以忽略（导通由Ls+LD支配）

（1）低的栅极电荷Qg，导致了简化驱动要求；

其绝对最大额定值见表2。静态电气参数见表3。

    其最大的漏极电流与管壳温度关系见图4。

典型的传输特性见图8，归一化的导通电阻与温度关系见图9，最大有效瞬态热阻抗（结—管壳）见图10。

    典型的电容与漏-源电压关系见图11。

    典型的栅极电荷与栅-源电压关系见图12。

    典型的源-漏二术管正向电压见图13。

    最大的安全工作区域见图14。