計(jì)算輸出電容時(shí)需要同時(shí)考慮應(yīng)用對(duì)直流紋波和交流瞬態(tài)規(guī)格的要求。如前所述，交流瞬態(tài)的要求通常比直流紋波規(guī)格更高，并規(guī)定了需要的總輸出電容量。就像選擇輸入電容器一樣，混合使用 MLCC 和大容量電容器。

陶瓷電容器將轉(zhuǎn)換器的輸出阻抗保持在較低水平，這樣控制回路才能在快速瞬變期間進(jìn)行響應(yīng)，以盡量減少過(guò)沖和下沖。大容量電容器為輸出電壓提供足夠的電荷庫(kù)，以便在控制器將電感電流提升至全新負(fù)載電流水平時(shí)保持在公差范圍內(nèi)。

Equation5假設(shè)電容器網(wǎng)絡(luò)中的 ESR 和 ESL 最小，處理直流紋波所需的輸出電容量可使用 計(jì)算。在這個(gè)公式中，IPP 是轉(zhuǎn)換器單相的紋波電流（使用 150nH 電感值計(jì)算），由于在單相操作中無(wú)法消除電感電流，這是非常糟糕的情況。

Equation5.

圖 5-2Equation6 和Equation9 到 解釋了計(jì)算處理負(fù)載瞬變所需的啟動(dòng)電容值的原理。在負(fù)載階躍過(guò)程中，電感 L 或 LEQ（取決于總相數(shù)）需要一些時(shí)間 tUndershoot)，才能轉(zhuǎn)換到高電流水平。此時(shí)，當(dāng) VOUT 低于其設(shè)定值時(shí)，從輸出電容器中拉出的電荷量等于 QUndershoot 。負(fù)載釋放時(shí)，電感器中的過(guò)量電荷 QOvershoot 在時(shí)間 tOvershoot 內(nèi)傾入輸出電容器，導(dǎo)致 VOUT 在其調(diào)節(jié)點(diǎn)以上擺動(dòng)。

圖 5-2 負(fù)載瞬態(tài)波形

Equation6.

Equation7.

Equation8.

Equation9.

在計(jì)算出 QOvershoot 和 QUndershoot 之后，只需將電荷除以 VOUT 上的允許擺幅即可求出輸出電容。圖 5-3當(dāng)前設(shè)計(jì)規(guī)定了必須考慮的直流負(fù)載線，如 中所示。Equation10Equation11對(duì)于負(fù)載階躍，處理應(yīng)用最大瞬態(tài)所需的總電容在 中計(jì)算，對(duì)于負(fù)載釋放，則在 中計(jì)算。對(duì)于沒(méi)有直流負(fù)載線的應(yīng)用，只需設(shè)置 DCLL = 0 即可。

圖 5-3 帶直流負(fù)載線的負(fù)載瞬態(tài)

Equation10.

Equation11.

比較 CRipple、CUndershoot 和 COvershoot 的計(jì)算值，負(fù)載釋放決定了將 VOUT 保持在規(guī)定范圍內(nèi)所需的電容量。COvershoot 比 CUndershoot 大得多，因?yàn)樵谪?fù)載釋放過(guò)程中，處理器需要的能量較少，因此存儲(chǔ)在電感器中的任何多余能量都會(huì)轉(zhuǎn)移至輸出電容器，引起 VOUT 過(guò)沖。在一個(gè)負(fù)載階躍中，處理器從電容器中提取能量，而儲(chǔ)存在電感器中的能量會(huì)將電容器再填滿，這有助于減少下沖。

表 5-4表 5-5 和 用于提供一個(gè)混合輸出電容器以滿足瞬態(tài)要求，同時(shí)平衡元件數(shù)量和 BOM 成本。表 5-4表 5-5 比較了幾種常用電容器的價(jià)格和規(guī)格，而 則考察了滿足所需要求并可作為設(shè)計(jì)起點(diǎn)的電容器的組合。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可以調(diào)整電容器的數(shù)量和類型。每個(gè)選項(xiàng)的總電容設(shè)置為高于 COvershoot，以提供裕度并導(dǎo)致 MLCC 的降額。每個(gè)電容器上的直流偏置低于調(diào)節(jié)器輸入側(cè)的直流偏置，因此降額較少，而電容器仍保留大部分標(biāo)稱電容。

表 5-5根據(jù)，470μF 大容量電容器和 MLCC 的組合在元件數(shù)量和價(jià)格之間實(shí)現(xiàn)最佳平衡。對(duì)于會(huì)需要全陶瓷解決方案的應(yīng)用，元件數(shù)量大幅增加，但 BOM 成本未必增加。