如何使用原廠選型工具，選擇 MOSFET

我們談到了為開關(guān)模式電源 (SMPS) 應(yīng)用選擇最合適的場效應(yīng)晶體管 (FET) 是多么困難。根據(jù)數(shù)據(jù)表規(guī)格預(yù)測電路性能是一個繁瑣的過程。要了解它的繁瑣程度，我建議閱讀應(yīng)用說明“考慮同步降壓轉(zhuǎn)換器的共源電感的功率損耗計算”，因為它細致地詳細說明了一階和二階寄生元件對這一特定拓撲的功率損耗影響.

現(xiàn)在，感謝在線設(shè)計工具團隊，TI 提供了一個漂亮的基于 Web 的工具來幫助我們權(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，由于這種拓撲是用于實現(xiàn)分立 FET 的最流行的非隔離式 DC/DC 拓撲，因此它仍然支持大量的電源終端應(yīng)用。

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)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！

圖 1：使用此界面，我們可以輸入終端應(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 解決方案進行排序（圖 2）。列表越高，該插座的功率損耗越少。

圖 2：圖 1 所示輸入?yún)?shù)的解決方案按功率損耗排序

排名解決方案包括一系列分立選項以及電源塊解決方案——一個垂直集成到一個封裝中的單個半橋。我們為什么會對電源模塊解決方案感興趣？除了減小尺寸和功率密度的優(yōu)勢外，與兩個分立 FET 相比，它們的堆疊芯片硅技術(shù)還實現(xiàn)了優(yōu)化的熱布局和更低的寄生源電感。應(yīng)用筆記說明了寄生源電感會對系統(tǒng)總開關(guān)損耗產(chǎn)生重大影響，尤其是當我們驅(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，以考慮共源極電感 (L CSI) 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。

我想就該工具應(yīng)該如何使用和不應(yīng)該如何使用提出最后幾點。作為一種比較損失和價格（可能還有規(guī)模）的機制，它是最有效的。它使我們能夠直接快速評估解決方案之間的權(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 電源模塊，因為它是所有解決方案中效率最高的（基于最低功耗）。但是看看 CSD87331Q3D 的下一行，我們會看到一個解決方案，雖然總損耗高 4%，但也便宜 34%（1k 數(shù)量）。最重要的是，CSD87331Q3D 的擊穿電壓為 30V（BV DSS），這將使我們的 18V 輸入相對于 25V CSD86330Q3D 具有更大的余量?；蛘?，也許設(shè)計者不在乎 SON3x3 封裝更小；由于終端設(shè)備的熱環(huán)境惡劣，他們可能會擔心在較小的封裝中耗散約 2W。在這種情況下，也許他們會選擇 5mm×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)預(yù)測損失與測量損失相比通常在 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，該工具確實僅根據(jù)擊穿電壓考慮將設(shè)備從其排名推薦中刪除。如果有人愿意，它提供了足夠的自由來設(shè)計一些非常不切實際的東西。例如，該工具本身并沒有建議不要在以 10MHz 切換時將 10W 功率耗散到單個 SON5x6 FET 中，但如果嘗試在不熔化印刷電路板 (PCB) 的情況下使其在真正的電路板上工作，那就祝你好運了. 盡管該工具在減少同時預(yù)測數(shù)十種解決方案的功率損耗方面的時間和精力非常出色，但仍需要用戶方面的一些智能來產(chǎn)生穩(wěn)定的設(shè)計。

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