MOSFET的開關速度將決定未來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響應要求。

　　與十年之前以單元密度和導通電阻作為器件設計的主要考慮因素相比，功率MOSFET技術在發展方向上正經歷著一場重大的變革。如今，并在可以預見的未來，開關速度正在逐步成為負載點（POL）電源應用的決定性因素。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，開關速度是滿足其供電要求的關鍵因素。電源的性能將取決于功率MOSFET能否進行高效開關操作并提供所需的瞬態響應。自1999年至今，瞬態響應要求已經從20A/μs提高至325A/μs左右，預計將于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換器設計。一直以來，用于給微處理器供電的POL DC-DC轉換器也包括單相標準或同步降壓型轉換器。直到不久以前，這些類型的轉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突破了30A，而且，電流需求仍在繼續呈指數性增長。在這種情形下，單相降壓轉換器已不再能夠對現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響應速度有所減緩。
• 集中式功率耗散要求采用散熱器以進行適當的冷卻。
• 通過MOSFET并聯的方法來處理更高的電流，需要克服一些設計上的障礙，比如電流共享、提供足夠驅動電流以及更高的封裝寄生效應。

　　多相功率變換中的同步整流器采用了可在1～2MHz頻率范圍內進行高效開關操作的合適MOSFET，能夠減小濾波電感器和電容器的數值，并使得POL電源能夠滿足瞬態響應要求。為了獲得合適的結果，必須對MOSFET的特性進行優化。優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）
• 導通電阻（RDS(ON)）
• Cdv/dt抗干擾
• 封裝寄生效應
• 熱阻

圖1 典型的同步整流器

　　圖1示出了由一個高側MOSFET（Q1）和低側MOSFET（Q2）組成的典型同步整流器，為了實現最佳的同步整流器設計，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