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[導(dǎo)讀]如何為開關(guān)模式電源 (SMPS) 應(yīng)用選擇最合適的場效應(yīng)晶體管 (FET) ,是非常困難的。根據(jù)數(shù)據(jù)表規(guī)格預(yù)測電路性能是一個乏味的過程?,F(xiàn)在,借助在線設(shè)計工具團隊,TI 提供了一個基于網(wǎng)絡(luò)的選擇工具,可幫助我們權(quán)衡各種 MOSFET 的成本和性能權(quán)衡。該工具使用上述應(yīng)用筆記中的公式,因此僅專門涵蓋同步降壓轉(zhuǎn)換器拓撲。然而,由于這種拓撲絕對是用于實現(xiàn)分立 FET 的最流行的非隔離 DC/DC 拓撲,因此它仍然支持大量的電源終端應(yīng)用。

1.前言

如何為開關(guān)模式電源 (SMPS) 應(yīng)用選擇最合適的場效應(yīng)晶體管 (FET) ,非常困難。根據(jù)數(shù)據(jù)表規(guī)格預(yù)測電路性能是一個乏味的過程?,F(xiàn)在,借助在線設(shè)計工具團隊,TI 提供了一個基于網(wǎng)絡(luò)的選擇工具,可幫助我們權(quán)衡各種 MOSFET 的成本和性能權(quán)衡。該工具使用上述應(yīng)用筆記中的公式,因此僅專門涵蓋同步降壓轉(zhuǎn)換器拓撲。然而,由于這種拓撲絕對是用于實現(xiàn)分立 FET 的最流行的非隔離 DC/DC 拓撲,因此它仍然支持大量的電源終端應(yīng)用。

2.使用TI工具選擇合適的MOSFET

基本上,該工具的工作原理如下。首先,用戶將從 TI 控制器列表中進行選擇,或通過輸入自定義參數(shù)來構(gòu)建自己的控制器(圖 1)。然后他們將輸入各種應(yīng)用條件(輸入電壓、輸出電壓、輸出電流和開關(guān)頻率,如果控制器支持該選項)。就是這樣!從那里,該工具為我們完成所有計算!

1:使用此界面,我們可以輸入最終應(yīng)用程序的參數(shù)和控制器

單擊提交按鈕后,該工具將確定支持輸入電壓的最小 FET 擊穿電壓,并按功率損耗對所有潛在的 TI FET 解決方案進行排名(圖 2)。列表中越高,該插座的功率損耗越小。

2:圖 1 所示輸入?yún)?shù)的解決方案,按功率損耗排序

排名中的解決方案包括一系列分立選項以及電源塊解決方案——垂直集成到一個封裝中的單個半橋。我們為什么會對電源塊解決方案感興趣?除了占用空間減少和功率密度優(yōu)勢外,與兩個分立式 FET 相比,它們的堆疊芯片硅技術(shù)可實現(xiàn)優(yōu)化的熱布局和更低的寄生源電感。該應(yīng)用說明說明寄生源電感會對總系統(tǒng)開關(guān)損耗產(chǎn)生重大影響,尤其是當(dāng)我們驅(qū)動到更高頻率時。因此,重要的是 NexFET 功率 MOSFET 選擇工具足夠智能以解決共源電感 (L CSI) 在計算損失時,因為這樣做有效地顯示了功率塊的一些可衡量的優(yōu)勢。

我想就應(yīng)該如何使用該工具以及不應(yīng)該如何使用該工具提出最后幾點。作為損失和價格(可能還有規(guī)模)的相對比較機制,它是最有效的。它使我們能夠快速評估第一手解決方案之間的權(quán)衡,并做出最適合我們的決定。例如,讓我們回顧一下圖 1 和圖 2。乍一看,我們可能會選擇 CSD86330Q3D 電源塊,因為它是所有解決方案中最高效的(基于最低的功率損耗)。但是往下看 CSD87331Q3D,我們會看到一個解決方案,雖然總損耗高出 4%,但也便宜 34%(以 1000 件為單位)。最重要的是,CSD87331Q3D 具有 30V 擊穿電壓 (BV DSS) 相對于 25V CSD86330Q3D,這將使我們 18V 輸入具有更大的裕度。或者也許設(shè)計者并不關(guān)心 SON3x3 封裝更??;由于終端設(shè)備的熱環(huán)境惡劣,他們可能會擔(dān)心將約 2W 的功率耗散到較小的封裝中。在這種情況下,也許他們會選擇 5mm x 6mm CSD87352Q5D。關(guān)鍵是該工具使設(shè)計師能夠自己做出決定。

在任何情況下,用戶都不應(yīng)假設(shè)該工具對于他們將在我們的電路板上看到的損耗是 100% 準(zhǔn)確的,因為該工具無法預(yù)測的其他因素(環(huán)境溫度、電路板布局考慮)也會影響該最終值。在發(fā)布該工具之前,在線設(shè)計工具團隊進行了多項驗證研究,發(fā)現(xiàn)與測量損失相比,預(yù)測損失通常在 5-10% 之內(nèi)——但絕對確定地預(yù)測損失并不是該工具的意圖。

在這一點上,該工具僅根據(jù)擊穿電壓考慮將設(shè)備從其排名建議中刪除。如果有人愿意,它可以提供足夠的自由來設(shè)計一些非常不切實際的東西。例如,該工具中沒有任何內(nèi)在建議不要在以 10MHz 切換時將 10W 的功率耗散到單個 SON5x6 FET 中,但祝我們好運,在不熔化印刷電路板 (PCB) 的情況下嘗試使其在真正的電路板上工作. 盡管該工具在減少同時預(yù)測數(shù)十個解決方案的功率損耗所需的時間和精力方面非常出色,但仍需要用戶方面的一些智能才能產(chǎn)生穩(wěn)定的設(shè)計。

我希望我們下次需要為降壓應(yīng)用選擇 FET(或電源塊)器件時,有機會使用此工具,并且我們會發(fā)現(xiàn)它和我一樣有用且省時。


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