7 采用 TPS62933F 的設(shè)計示例與實驗驗證

圖 7-1 是具有第二級濾波器的 PCM 轉(zhuǎn)換器的建議設(shè)計流程。考慮到性能下降，計算中使用的所有電感和電容均為有效值。

為了澄清，圖 7-1 中用于 (C_o+C₂) 計算的 f_cross≤f_SW/10 是一種旨在簡化設(shè)計流程的保守限制?？梢愿鶕?jù)實際情況將帶寬設(shè)置得更高。

本文給出了一個設(shè)計示例，其運行條件如下：Vin=24V、Vout=1.2V、f_sw=500kHz 且 I_out=3A。目標輸出紋波峰峰值幅度 V_{o2-ripple-target} 小于 1mV。

根據(jù) TPS62933F 數(shù)據(jù)表中的方程式 16，在 K=0.345 的條件下選擇 L=2.2uH（K 是電感器電流的紋波比：ΔI_L/I_{OUT_MAX}）。

借助適用于 TPS62933F 的 方程式 26，通過設(shè)置 f_cross=50kHz，我們可以得到 (C_o+C₂) 的下限為 105.8uF，這相當于 f_SW/10。這一設(shè)定帶寬也遠遠大于 TPS62933F 的 f_Z-EA（為 10.6kHz）^[5]。

預(yù)先選擇 C_o=69uF (47uF+22uF) 且 C₂=47uF。使用方程式 26 估算得出的 f_cross 45.6kHz。

使用第 I 部分 SLVAFD4 中的公式 7 來計算 L₂ 下限值：L₂≥8.2nH。

使用本應(yīng)用手冊中的方程式 24 來計算 L₂ 上限值：L₂<109nH。

在這里，我們選擇兩個鐵氧體磁珠來驗證這兩個限值：BLE18PS080SN1，其在 1MHz 時為 15.3nH，接近下限；以及 BLM18SN220TN1，其在 1MHz 時為 103.4nH，接近上限。

對于反饋網(wǎng)絡(luò)，首先根據(jù) TPS62933F 數(shù)據(jù)表中的公式 (1) 選擇 R₁=5kΩ 且 R₂=10kΩ。通過使用附錄 A 中的工具確保 f_Zff > f_cross，我們可以得到當 L₂=15.3nH 時，對應(yīng)于 f_Zff=48.3kHz，C_ff=620pF；當 L₂=103.4nH 時，對應(yīng)于 f_Zff=47.4kHz，C_ff=470pF。

圖 7-2 至圖 7-4 展示了使用 BLE18PS080SN1 進行電源設(shè)計的實驗測試結(jié)果。圖 7-3 中的紋波幅度在 1mVpp 范圍內(nèi)，符合要求。圖 7-4 是輸出電流從 0.75A（3A 的 25%）變?yōu)?2.25A（3A 的 75%）且壓擺率為 2.5A/us 時的負載瞬態(tài)波形，其中顯示了良好的環(huán)路響應(yīng)。

圖 7-5 至圖 7-7 展示了使用 BLM18SN220TN1 進行電源設(shè)計的實驗測試結(jié)果。當 L₂ 值較大時，紋波幅度會進一步降至 1mVpp 以內(nèi)，如圖 7-6 中所示。圖 7-7 是輸出電流從 0.75A（3A 的 25%）變?yōu)?2.25A（3A 的 75%）且壓擺率為 2.5A/us 時的負載瞬態(tài)波形，其中顯示了良好的環(huán)路響應(yīng)。詳細信息可在 TI 參考設(shè)計具有第二級濾波器的 3.8V 至 30V 輸入、3A、1.2V 低輸出紋波電源參考設(shè)計中找到。