Es probable que su corriente máxima de MOSFET esté en la región de 10A + y que el voltaje de su unidad sea bastante bajo (2.4 V dice frente a los 4.5 V que el MOSFET desea ver). Si ese fuera el único problema, podría reemplazar el MOSFET con uno que funcionará desde una unidad de 1,8 V, pero eso hará que el problema sea más grave para Andy.
Hay tres caídas de Vbe entre el suministro de 5 V y la compuerta MOSFET.
Parece que podría ser (dependiendo de la forma de onda) apagarse apenas lo suficientemente bien para ese MOSFET en particular, pero tenga en cuenta la advertencia de Andy y tenga en cuenta que el MOSFET Vgs (th) cae al aumentar la temperatura. Una resistencia de bajo valor desde la puerta hasta la fuente debería mejorar el voltaje mínimo.
Estás por encima de la frecuencia operativa óptima para ese pobre y viejo chip SMPS, por lo que probablemente estés viendo algunas formas de onda bastante feas (lo que significa poca eficiencia).
También asegúrese de que el inductor clasificado como corriente de saturación (sin corriente) sea lo suficientemente alto. 15A suena bien, incluso si la eficiencia es horrible.