MOSFET的開關(guān)速度將決定未來POL電源的性能

　　一個采用DirectFET MOSFET并基于四相同步整流器的VRM能夠于高達2MHz/相位下工作，并提供120A電流，且滿足負載點電源的瞬態(tài)響應(yīng)要求。

　　與十年之前以單元密度和導(dǎo)通電阻作為器件設(shè)計的主要考慮因素相比，功率MOSFET技術(shù)在發(fā)展方向上正經(jīng)歷著一場重大的變革。如今，并在可以預(yù)見的未來，開關(guān)速度正在逐步成為負載點（POL）電源應(yīng)用的決定性因素。對于工作電壓為1V或以下且對時鐘速度和電流需求更高的下一代微處理器而言，開關(guān)速度是滿足其供電要求的關(guān)鍵因素。電源的性能將取決于功率MOSFET能否進行高效開關(guān)操作并提供所需的瞬態(tài)響應(yīng)。自1999年至今，瞬態(tài)響應(yīng)要求已經(jīng)從20A/μs提高至325A/μs左右，預(yù)計將于2004年達到400A/μs。
　　
　　為了對上述的電源要求有所了解，我們先來看一下以往的轉(zhuǎn)換器設(shè)計。一直以來，用于給微處理器供電的POL DC-DC轉(zhuǎn)換器也包括單相標準或同步降壓型轉(zhuǎn)換器。直到不久以前，這些類型的轉(zhuǎn)換器仍然能夠滿足需要，因為微處理器的工作電流一般都維持在30A以下。然而，當今處理器的工作電流已經(jīng)突破了30A，而且，電流需求仍在繼續(xù)呈指數(shù)性增長。在這種情形下，單相降壓轉(zhuǎn)換器已不再能夠?qū)ΜF(xiàn)今的處理器進行高效供電，原因是：

• 它們需要采用較高的電感值來最大限度地減小輸出紋波電流。
• 增大電感值以減小紋波電流會使瞬態(tài)響應(yīng)速度有所減緩。
• 集中式功率耗散要求采用散熱器以進行適當?shù)睦鋮s。
• 通過MOSFET并聯(lián)的方法來處理更高的電流，需要克服一些設(shè)計上的障礙，比如電流共享、提供足夠驅(qū)動電流以及更高的封裝寄生效應(yīng)。

　　多相功率變換中的同步整流器采用了可在1～2MHz頻率范圍內(nèi)進行高效開關(guān)操作的合適MOSFET，能夠減小濾波電感器和電容器的數(shù)值，并使得POL電源能夠滿足瞬態(tài)響應(yīng)要求。為了獲得合適的結(jié)果，必須對MOSFET的特性進行優(yōu)化。優(yōu)化處理的對象涉及多個對同步整流器的速度和性能有所影響的MOSFET因素：

• 柵-漏極電荷（Qgd）
• 柵-源極電荷（Qgs）
• 導(dǎo)通電阻（RDS(ON)）
• Cdv/dt抗干擾
• 封裝寄生效應(yīng)
• 熱阻

圖1 典型的同步整流器

　　圖1示出了由一個高側(cè)MOSFET（Q1）和低側(cè)MOSFET（Q2）組成的典型同步整流器，為了實現(xiàn)最佳的同步整流器設(shè)計，這兩個MOSFET需要具備不同的特性。一般來說，您可以通過搜尋一個具有最低Qswitch