DC/DC 開關控制器的 MOSFET 選擇是一個復雜的過程。僅僅考慮 MOSFET 的額定電壓和電流并不足以選擇到合適的 MOSFET。要想讓 MOSFET 維持在規(guī)定范圍以內，必須在低柵極電荷和低導通電阻之間取得平衡。在多負載電源系統(tǒng)中，這種情況會變得更加復雜。

 

圖 1—降壓同步開關穩(wěn)壓器原理圖

DC/DC 開關電源因其高效率而廣泛應用于現代許多電子系統(tǒng)中。例如，同時擁有一個高側 FET和低側 FET 的降壓同步開關穩(wěn)壓器，如圖 1 所示。這兩個 FET 會根據控制器設置的占空比進行開關操作，旨在達到理想的輸出電壓。降壓穩(wěn)壓器的占空比方程式如下：

1) 占空比 (高側FET,上管) = Vout/(Vin*效率)

2) 占空比 (低側FET，下管) = 1 – DC (高側FET)

FET 可能會集成到與控制器一樣的同一塊芯片中，從而實現一種為簡單的解決方案。但是，為了提供高電流能力及（或）達到更高效率，FET 需要始終為控制器的外部元件。這樣便可以實現散熱能力，因為它讓FET物理隔離于控制器，并且擁有的 FET 選擇靈活性。它的缺點是 FET 選擇過程更加復雜，原因是要考慮的因素有很多。

一個常見問題是“為什么不讓這種 10A FET 也用于我的 10A 設計呢？”答案是這種 10A 額定電流并非適用于所有設計。

選擇 FET 時需要考慮的因素包括額定電壓、環(huán)境溫度、開關頻率、控制器驅動能力和散熱組件面積。關鍵問題是，如果功耗過高且散熱不足，則 FET 可能會過熱起火。我們可以利用封裝/散熱組件 ThetaJA 或者熱敏電阻、FET 功耗和環(huán)境溫度估算某個 FET 的結溫，具體方法如下：

3) Tj = ThetaJA * FET 功耗（PdissFET） + 環(huán)境溫度（Tambient）

它要求計算 FET 的功耗。這種功耗可以分成兩個主要部分：AC 和 DC 損耗。這些損耗可以通過下列方程式計算得到：

4) AC損耗: AC 功耗（PswAC） = ? * Vds * Ids * (trise + tfall)/Tsw

其中，Vds 為高側 FET 的輸入電壓，Ids 為負載電流，trise 和 tfall 為 FET 的升時間和降時間，而Tsw 為控制器的開關時間（1/開關頻率）。

5) DC 損耗: PswDC = RdsOn * Iout * Iout * 占空比

其中，RdsOn 為 FET 的導通電阻，而 Iout 為降壓拓撲的負載電流。

其他損耗形成的原因還包括輸出寄生電容、門損耗，以及低側 FET 空載時間期間導電帶來的體二極管損耗，但在本文中我們將主要討論 AC 和 DC 損耗。

開關電壓和電流均為非零時，AC 開關損耗出現在開關導通和關斷之間的過渡期間。圖 2 中高亮部分顯示了這種情況。根據方程式 4），降低這種損耗的一種方法是縮短開關的升時間和降時間。通過選擇一個更低柵極電荷的 FET，可以達到這個目標。另一個因數是開關頻率。開關頻率越高，圖 3 所示升降過渡區(qū)域所花費的開關時間百分比就越大。因此，更高頻率就意味著更大的AC開關損耗。所以，降低 AC 損耗的另一種方法便是降低開關頻率，但這要求更大且通常也更昂貴的電感來確保峰值開關電流不超出規(guī)范。