VTH相关应用问题分析：电源系统开机工作不正常、低温不开机

国内某通讯公司，做了一批基站系统，出口到俄罗斯，7、8份的时候，就有一些产品开始返回，原因是系统不能开机，换了另外的系统板后，系统能工作正常。有问题的系统板在国内的实验室测试，客户的工程师发现能够正常工作没有问题，以为是个例，没有太关注。到了10、11月，发现不能开机工作的系统越来越多，客户工程师才开始重视这个问题，找到功率MOSFET的供应商，对方的FAE说功率MOSFET都正常，没有问题，于是就不再处理。由于系统板上使用了当时作者所在公司的PWM控制器，客户也找到作者去解决问题。
问题分析：检查后，发现通讯系统板直接使用电源模块将-48V变为3.3V，然后用Buck降压变换器将3.3V变为系统板上各种芯片供电所需的的2.5V、1.2V等电压。降压变换器使用PWM芯片外加分立的功率MOSFET，客户工程师选用的是逻辑电平驱动的功率MOSFET，因此问题就产生了。
使用3.3V的VCC电压线PWM芯片供电，Buck变换器的上管需要浮驱，因为上管的源极电压不是固定，PWM内部自举二极管的压降为0.4V，实际加在上管的驱动电压只有2.9V。
前面讨论过，逻辑电平驱动的功率MOSFET的VTH中间值1.5-2V，查看客户选用的功率MOSFET数据表，VTH的上限电压2.5V，实际的驱动电压为2.9V，在常温下，大多数器件的VTH在中间值，即使是处在VTH上限的器件，虽然驱动电压的裕量非常小，驱动电压较低导致器件的温度上升，但是MOSFET仍然可以正常的工作。由于VTH是负温度系数，当温度降低的时候，VTH值就会增加，这样功率MOSFET的沟道反型层的宽度就会变得越来越小，导通电阻逐渐增大。
随着温度的进一步降低，VTH值就会进一步的增大，处于VTH上限电压的一些器件的沟道反型层宽度低到一定值，器件无法完全导通，系统就不能开机正常工作。温度降得越低，不能工作的器件就会越多，就出现了问题中所出规的情形。
和客户工程师设计后，给出了二个方案：
（1）选用次逻辑电平驱动的功率MOSFET。
（2）使用一个小的BOOST升压变换器或充电泵，将3.3V的电压升到5V，给PWM芯片的VCC供电。
由于大电流的次逻辑电平驱动的功率MOSFET价格非常贵，而且型号特别少，交货时间长，客户工程师采用了通用性比较强的第二种方案，使用一个小的
总结：当发现电源系统低温不开机或工作不正常的时候，首先检查PWM输出的驱动信号是否正常。如果驱动信号正常，那么就要检查产生的原因是否是因为驱动电压的不足。