如何为电源系统开关控制器选择合适的MOSFET？

输入电压/高占空比呢？在TI的WEBENCH电源设计师中创建一个设计，并以此作为例子。使用不同输入电压对占空比进行调制，同时查看FET功耗情况。图9中，高侧FET反应曲线图表明，占空比从25%～40%时AC损耗明显降低，而DC损耗却线性增加。因此，35%左右的占空比，应为选择电容和导通电阻平衡FET的理想值。不断降低输入电压并提高占空比，可以得到最低的AC损耗和最高的DC损耗，就此而言，可以使用一个低导通电阻的FET，并折中选择高栅极电荷。

　　图9：高侧FET损耗与占空比的关系

　　如图10所示，控制器占空比由低升高时DC损耗线性降低（低侧FET导通时间更短），高控制器占空比时损耗最小。整个电路板的AC损耗都很低，因此任何情况下都应选择使用低导通电阻的FET。

　　图10：低侧FET损耗与控制器占空比的关系

　　图11显示了我们将高侧和低侧损耗组合到一起时总效率的变化情况。可以看到，这种情况下，高占空比时组合FET损耗最低，并且效率最高。效率从94.5%升高至96.5%。不幸的是，为了获得低输入电压，必须降低中间电压轨电源的电压，使其占空比增加，原因是它通过一个固定输入电源供电。因此，这样可能会抵消在POL获得的部分或者全部增益。另一种方法是不使用中间轨，而是直接从输入电源到POL稳压器，目的是降低稳压器数。这时，占空比较低，必须小心地选择FET。

　　图11：总损耗与效率和占空比的关系

　　在有多个输出电压和电流要求的电源系统中，情况会更加复杂。可以利用WEBENCH电源设计师工具，让这类系统的折中选择过程可视化。这种工具让用户可以看到使用不同中间轨电压的各种情景，对比不同POL稳压器占空比的效率、成本和体积。图12显示了一个系统，其输入电压为28V，共有8个负载，4个不同电压，范围为3.3～1.25V。共有3种对比方法：1）无中间轨，直接通过输入电源提供28V电压，以实现POL稳压器的低占空比；2）使用12V中间轨，POL稳压器中等占空比；3）使用5V中间轨，高POL稳压器占空比。

　　图12：表明输入、中间轨、负载点(POL)电源和负载的电源系统

　　图13和表1显示了对比结果。这种情况下，无中间轨电源的构架实现了最低成本，12V中间轨电压的构架获得了最高效率，而5V中间轨电压构架则实现了最小体积。因此，我们可以看到，对于这种大型系统而言，单POL电源情况下所看到的这些参数均没有明显的趋向。这是因为，使用多个稳压器时，除中间轨稳压器本身以外，每个稳压器都有其不同的负载电流和电压要求，而这些需求可能会相互冲突。研究这种情况的最佳方法是使用如WEBENCH电源设计师等工具，对不同的选项进行评估。

　　图13：WEBENCH电源设计曲线图

　　表1：中间轨电压对电源系统效率、体积和成本的影响

　　总之，FET选择是一项复杂的工作，但如果选择正确，可以实现低成本、高效率的电源系统。诸如WEBENCH电源设计等工具可以帮助用户可视化地对比不同的方法，做出折中、平衡的选择，从而快速地获得理想设计。