ZHCSS06 November 2024 TPSM84338
PRODUCTION DATA
該器件旨在與各種 LC 濾波器配合使用,因此需要使用盡可能小的輸出電容,來降低成本和減小尺寸。選擇輸出電容 COUT 時(shí)要小心,因?yàn)檩敵鲭娙葜苯佑绊懸韵乱?guī)格:
輸出電壓紋波基本上由兩部分組成。一部分由電感電流紋波經(jīng)過輸出電容的等效串聯(lián)電阻 (ESR) 造成:
另一部分是由電感電流紋波對輸出電容充放電造成的:
其中
電壓紋波中的兩個分量不是同相的,因此實(shí)際峰峰值紋波小于兩個峰值之和。
如果系統(tǒng)需要嚴(yán)格的電壓調(diào)節(jié)并存在大電流階躍和快速壓擺率,則輸出電容通常受負(fù)載瞬態(tài)要求而非輸出電壓紋波的限制。當(dāng)發(fā)生大負(fù)載階躍時(shí),輸出電容器在電感器電流上升到適當(dāng)?shù)乃街盀槠涮峁┬枰碾姾?。轉(zhuǎn)換器的控制環(huán)路通常需要八個或更多時(shí)鐘周期來將電感器電流調(diào)節(jié)至與新負(fù)載水平相等。輸出電容必須足夠大,才能提供約八個時(shí)鐘周期的電流差,從而將輸出電壓保持在指定范圍內(nèi)。方程式 18 展示了指定 VOUT 過沖和下沖所需的最小輸出電容。
其中
此設(shè)計(jì)示例中,目標(biāo)輸出紋波是 30mV。假設(shè) ΔVOUT_ESR = ΔVOUT_C = 30mV 并使用 K = 0.6。通過方程式 16 可得出不大于 16.7mΩ 的 ESR,通過方程式 17 可得出不小于 7.5μF 的 COUT。對于此設(shè)計(jì)的過沖和下沖限制,輸出電流階躍為 ΔIOUT = 2.4A 且 SRΔIOUT = 0.8A/μs 時(shí),ΔVOUT_SHOOT < 5% × VOUT = 250mV。通過方程式 18 計(jì)算得出,COUT不小于 38μF。綜上所述,輸出電容的最嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)是 22.8μF??紤]到陶瓷電容器具有直流偏置降額,可以使用一組 1206 外殼尺寸的 2 × 22μF、35V 陶瓷電容器 C3216X5R1V226M160AC 來實(shí)現(xiàn)。
可以使用更多的輸出電容器來改善負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。陶瓷電容器可以輕松滿足最低 ESR 要求。在某些情況下,可以將鋁電解電容器與陶瓷并聯(lián)放置,以建立所需的電容值。當(dāng)混合使用鋁和陶瓷電容器時(shí),請使用陶瓷的最小建議值并根據(jù)需要添加鋁電解電容器。
實(shí)際上,輸出電容器對瞬態(tài)響應(yīng)和環(huán)路相位裕度的影響非常大。負(fù)載瞬態(tài)測試和波特圖是驗(yàn)證任何給定設(shè)計(jì)的理想方法,必須始終在應(yīng)用投入生產(chǎn)之前完成。除了所需的輸出電容外,放置在輸出端的小型陶瓷電容器還可以降低高頻噪聲。1nF 至 100nF 范圍內(nèi)的小外殼尺寸陶瓷電容器有助于減少由電感器和電路板寄生效應(yīng)引起的輸出尖峰。