MOSFET的开关速度将决定未来POL电源的性能

　　一个采用DirectFET MOSFET并基于四相同步整流器的VRM能够于高达2MHz/相位下工作，并提供120A电流，且满足负载点电源的瞬态响应要求。

　　与十年之前以单元密度和导通电阻作为器件设计的主要考虑因素相比，功率MOSFET技术在发展方向上正经历着一场重大的变革。如今，并在可以预见的未来，开关速度正在逐步成为负载点（POL）电源应用的决定性因素。对于工作电压为1V或以下且对时钟速度和电流需求更高的下一代微处理器而言，开关速度是满足其供电要求的关键因素。电源的性能将取决于功率MOSFET能否进行高效开关操作并提供所需的瞬态响应。自1999年至今，瞬态响应要求已经从20A/μs提高至325A/μs左右，预计将于2004年达到400A/μs。
　　
　　为了对上述的电源要求有所了解，我们先来看一下以往的转换器设计。一直以来，用于给微处理器供电的POL DC-DC转换器也包括单相标准或同步降压型转换器。直到不久以前，这些类型的转换器仍然能够满足需要，因为微处理器的工作电流一般都维持在30A以下。然而，当今处理器的工作电流已经突破了30A，而且，电流需求仍在继续呈指数性增长。在这种情形下，单相降压转换器已不再能够对现今的处理器进行高效供电，原因是：

• 它们需要采用较高的电感值来最大限度地减小输出纹波电流。
• 增大电感值以减小纹波电流会使瞬态响应速度有所减缓。
• 集中式功率耗散要求采用散热器以进行适当的冷却。
• 通过MOSFET并联的方法来处理更高的电流，需要克服一些设计上的障碍，比如电流共享、提供足够驱动电流以及更高的封装寄生效应。

　　多相功率变换中的同步整流器采用了可在1～2MHz频率范围内进行高效开关操作的合适MOSFET，能够减小滤波电感器和电容器的数值，并使得POL电源能够满足瞬态响应要求。为了获得合适的结果，必须对MOSFET的特性进行优化。优化处理的对象涉及多个对同步整流器的速度和性能有所影响的MOSFET因素：

• 栅-漏极电荷（Qgd）
• 栅-源极电荷（Qgs）
• 导通电阻（RDS(ON)）
• Cdv/dt抗干扰
• 封装寄生效应
• 热阻

图1 典型的同步整流器

　　图1示出了由一个高侧MOSFET（Q1）和低侧MOSFET（Q2）组成的典型同步整流器，为了实现最佳的同步整流器设计，这两个MOSFET需要具备不同的特性。一般来说，您可以通过搜寻一个具有最低Qswitch