onsemi FDMS3604S MOSFET：高效电源解决方案

在电子设备的设计中，MOSFET 作为关键的功率器件，对电源转换效率和系统性能有着至关重要的影响。今天，我们就来深入了解一下 onsemi 的 FDMS3604S 这款 N 沟道 MOSFET 产品。

文件下载：FDMS3604S-D.pdf

一、产品概述

FDMS3604S 是一款采用双 PQFN 封装的器件，内部集成了两个专门设计的 N 沟道 MOSFET。其开关节点内部连接，方便同步降压转换器的布局和布线。控制 MOSFET（Q1）和同步 SyncFET（Q2）经过精心设计，能够提供最佳的功率效率。

二、产品特性

低导通电阻

• Q1：在 $V{GS}=10V$，$I{D}=13A$ 时，最大 $R{DS(on)}=8mOmega$；在 $V{GS}=4.5V$，$I{D}=11A$ 时，最大 $R{DS(on)}=11mOmega$。
• Q2：在 $V{GS}=10V$，$I{D}=23A$ 时，最大 $R{DS(on)}=2.6mOmega$；在 $V{GS}=4.5V$，$I{D}=21A$ 时，最大 $R{DS(on)}=3.5mOmega$。

低导通电阻意味着在导通状态下的功率损耗更小，从而提高了电源转换效率。大家在实际应用中，是否遇到过因为导通电阻过大而导致发热严重的情况呢？

低电感封装

低电感封装能够缩短上升/下降时间，降低开关损耗。同时，MOSFET 的集成设计优化了布局，降低了电路电感，减少了开关节点的振铃现象。

环保设计

该器件无铅且符合 RoHS 标准，满足环保要求，在当前注重环保的大环境下，这是一个重要的特性。

三、产品参数

最大额定值

Symbol	Parameter	Q1	Q2	Units
$V_{DS}$	漏源电压	30	30	V
$V_{DSt}$	漏源瞬态电压（瞬态时间 < 100 ns）	33	33	V
$V_{GS}$	栅源电压	± 20	± 20	V
$I_{D}$	漏极电流 - 连续（封装限制）$T_{C}=25^{circ}C$	30	40	A
	漏极电流 - 连续（硅片限制）$T_{C}=25^{circ}C$	60	130	A
	漏极电流 - 连续 $T_{A}=25^{circ}C$	13（Note 1a）	23（Note 1b）	A
	漏极电流 - 脉冲	40	100	A
$E_{AS}$	单脉冲雪崩能量	40（Note 4）	60（Note 5）	mJ
$P_{D}$	单操作功率耗散 $T_{A}=25^{circ}C$	2.2（Note 1a）	2.5（Note 1b）	W
	单操作功率耗散 $T_{A}=25^{circ}C$	1.0（Note 1c）	1.0（Note 1d）	W
$T{J}, T{STG}$	工作和存储结温范围	-55 至 +150		°C

热特性

Symbol	Parameter	Q1	Q2	Unit
$R_{theta JA}$	结到环境的热阻	57（Note 1a）	50（Note 1b）	°C/W
	结到环境的热阻	125（Note 1c）	120（Note 1d）	°C/W
$R_{theta JC}$	结到外壳的热阻	3.5	2	°C/W

四、典型特性

文档中给出了 Q1 和 Q2 的一系列典型特性曲线，包括导通区域特性、归一化导通电阻与漏极电流和栅极电压的关系、归一化导通电阻与结温的关系、导通电阻与栅源电压的关系、传输特性、源漏二极管正向电压与源电流的关系、栅极电荷特性、电容与漏源电压的关系、非钳位电感开关能力、最大连续漏极电流与外壳温度的关系、正向偏置安全工作区、单脉冲最大功率耗散以及结到环境的瞬态热响应曲线等。这些特性曲线能够帮助工程师更好地了解器件的性能，在不同的应用场景中做出合理的设计选择。大家在查看这些曲线时，有没有发现一些特别的趋势或者规律呢？

五、SyncFET 肖特基体二极管特性

onsemi 的 SyncFET 工艺在 POWERTRENCH MOSFET 中嵌入了肖特基二极管，该二极管表现出与 MOSFET 并联的分立外部肖特基二极管相似的特性。不过，肖特基势垒二极管在高温和高反向电压下会出现明显的泄漏，这会增加器件的功率损耗。

六、应用信息

开关节点振铃抑制

onsemi 的功率级产品采用了专有设计，在降压转换器中无需任何外部缓冲组件，就能最大限度地减少开关节点（PHASE）的峰值过冲和振铃电压。与竞争对手的解决方案相比，在相同的测试条件下，该功率级解决方案的振铃明显更少。

推荐 PCB 布局指南

PCB 布局对于功率损耗和系统性能有着重要影响。以下是一些推荐的布局准则：

1. 输入陶瓷旁路电容：输入陶瓷旁路电容 C1 和 C2 应靠近功率级的 D1 和 S2 引脚放置，以减少寄生电感和开关操作引起的高频传导损耗。
2. PHASE 铜迹线：PHASE 铜迹线不仅是功率级封装到输出电感（L）的电流路径，还作为功率级封装中下部 FET 的散热器。迹线应短而宽，以提供低电阻路径，减少传导损耗并限制温度上升。同时，要注意减少与相邻迹线的耦合。
3. 输出电感位置：输出电感应尽可能靠近功率级器件，以降低铜迹线电阻导致的功率损耗。
4. RC 缓冲器：POWERTRENCH 技术的 MOSFET 能有效减少相位节点振铃，在大多数情况下无需外部缓冲电路。如果使用 RC 缓冲器，应将其放置在 PHASE 焊盘和 S2 引脚之间靠近器件的位置。
5. 驱动 IC：驱动 IC 应靠近功率级器件放置，通过宽迹线连接高低侧栅极，以消除驱动和 MOSFET 之间的寄生电感和电阻影响，提高开关效率。
6. S2 引脚接地：S2 引脚应通过多个过孔连接到 GND 平面，以实现低阻抗接地，避免接地不良导致的噪声瞬态偏移电压。
7. 过孔使用：在每个铜区域使用多个过孔互连顶层、内层和底层，以平滑电流流动和热传导。过孔应相对较大，约 8 至 10 密耳，且具有合理的电感。关键高频组件应靠近器件并位于 PCB 的同一侧。

七、总结

FDMS3604S 作为 onsemi 的一款高性能 N 沟道 MOSFET 产品，具有低导通电阻、低电感封装、环保设计等优点，适用于计算、通信等领域的通用负载点和笔记本 VCORE 等应用。在 PCB 设计中，遵循推荐的布局指南能够充分发挥器件的性能，提高系统的效率和稳定性。大家在使用这款器件时，有没有遇到什么问题或者有什么独特的设计经验呢？欢迎在评论区分享。