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[导读]我们谈到了为开关模式电源 (SMPS) 应用选择最合适的场效应晶体管 (FET) 是多么困难。根据数据表规格预测电路性能是一个繁琐的过程。要了解它的繁琐程度,我建议阅读应用说明“考虑同步降压转换器的共源电感的功率损耗计算”,因为它细致地详细说明了一阶和二阶寄生元件对这一特定拓扑的功率损耗影响.

我们谈到了为开关模式电源 (SMPS) 应用选择最合适的场效应晶体管 (FET) 是多么困难。根据数据表规格预测电路性能是一个繁琐的过程。要了解它的繁琐程度,我建议阅读应用说明“考虑同步降压转换器的共源电感的功率损耗计算”,因为它细致地详细说明了一阶和二阶寄生元件对这一特定拓扑的功率损耗影响.

现在,感谢在线设计工具团队,TI 提供了一个漂亮的基于 Web 的工具来帮助我们权衡各种 MOSFET 的成本和性能权衡。该工具使用上述应用笔记中的公式,因此仅专门涵盖同步降压转换器拓扑。然而,由于这种拓扑是用于实现分立 FET 的最流行的非隔离式 DC/DC 拓扑,因此它仍然支持大量的电源终端应用。

基本上,该工具的工作原理如下。首先,用户将从 TI 控制器列表中进行选择,或通过输入自定义参数构建自己的控制器(图 1)。然后他们将输入各种应用条件(输入电压、输出电压、输出电流和开关频率,如果控制器支持该选项)。就是这样!从那里,该工具为我们完成所有计算!

 

1:使用此界面,我们可以输入终端应用程序的参数和控制器

单击提交按钮后,该工具将确定支持输入电压的最小 FET 击穿电压,并按功率损耗对所有潜在的 TI FET 解决方案进行排序(图 2)。列表越高,该插座的功率损耗越少。

 

2:图 1 所示输入参数的解决方案按功率损耗排序

排名解决方案包括一系列分立选项以及电源块解决方案——一个垂直集成到一个封装中的单个半桥。我们为什么会对电源模块解决方案感兴趣?除了减小尺寸和功率密度的优势外,与两个分立 FET 相比,它们的堆叠芯片硅技术还实现了优化的热布局和更低的寄生源电感。应用笔记说明了寄生源电感会对系统总开关损耗产生重大影响,尤其是当我们驱动到更高频率时。因此,重要的是 NexFET 功率 MOSFET 选择工具足够智能,以考虑共源极电感 (L CSI) 计算损失时,因为这样做有效地显示了功率块的一些可衡量的优势。

我想就该工具应该如何使用和不应该如何使用提出最后几点。作为一种比较损失和价格(可能还有规模)的机制,它是最有效的。它使我们能够直接快速评估解决方案之间的权衡,并做出最适合我们的决定。例如,让我们回顾一下图 1 和图 2。乍一看,我们可能会选择 CSD86330Q3D 电源模块,因为它是所有解决方案中效率最高的(基于最低功耗)。但是看看 CSD87331Q3D 的下一行,我们会看到一个解决方案,虽然总损耗高 4%,但也便宜 34%(1k 数量)。最重要的是,CSD87331Q3D 的击穿电压为 30V(BV DSS),这将使我们 18V 输入相对于 25V CSD86330Q3D 具有更大的余量。或者,也许设计者不在乎 SON3x3 封装更小;由于终端设备的热环境恶劣,他们可能会担心在较小的封装中耗散约 2W。在这种情况下,也许他们会选择 5mm×6mm CSD87352Q5D。关键是该工具使设计师能够自己做出决定。

在任何情况下,用户都不应假设该工具对于他们将在我们的电路板上看到的损耗是 100% 准确的,因为该工具无法预测的其他因素(环境温度、电路板布局考虑)也会影响该最终值。在发布该工具之前,在线设计工具团队进行了多项验证研究,发现预测损失与测量损失相比通常在 5-10% 之内 - 但绝对确定地预测损失并不是该工具的意图。

在这一点上,该工具确实仅根据击穿电压考虑将设备从其排名推荐中删除。如果有人愿意,它提供了足够的自由来设计一些非常不切实际的东西。例如,该工具本身并没有建议不要在以 10MHz 切换时将 10W 功率耗散到单个 SON5x6 FET 中,但如果尝试在不熔化印刷电路板 (PCB) 的情况下使其在真正的电路板上工作,那就祝你好运了. 尽管该工具在减少同时预测数十种解决方案的功率损耗方面的时间和精力非常出色,但仍需要用户方面的一些智能来产生稳定的设计。

我希望下次我们需要为降压应用选择 FET(或电源块)器件时,我们将有机会使用此工具,并且我们会发现它和我一样有用且省时。



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