ZHCSYP8A July 2025 – September 2025 TPS543021
PRODUCTION DATA
選擇輸出電容器的容值時(shí),主要考慮三個(gè)因素。輸出電容器將決定調(diào)制器極點(diǎn)、輸出電壓紋波以及穩(wěn)壓器響應(yīng)負(fù)載電流顯著變化的方式。必須按照比上述三項(xiàng)指標(biāo)更為嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇輸出電容。
第一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)是穩(wěn)壓器針對(duì)顯著變化的負(fù)載電流做出的響應(yīng)。當(dāng)穩(wěn)壓器不能為負(fù)載供電時(shí),輸出電容必須向負(fù)載提供電流。如果穩(wěn)壓器存在所需的保持時(shí)間,則會(huì)發(fā)生這種情況。在這種情況下,在斷開(kāi)輸入電源后,輸出電容器必須在指定的時(shí)間內(nèi)保持輸出電壓在特定電平以上。如果出現(xiàn)影響負(fù)載電流要求的短時(shí)間顯著提升(例如由空載狀態(tài)轉(zhuǎn)換至滿(mǎn)載狀態(tài)),穩(wěn)壓器也將暫時(shí)無(wú)法提供足夠的輸出電流。穩(wěn)壓器通常需要在不少于四個(gè)控制環(huán)路時(shí)鐘周期內(nèi)觀察負(fù)載電流和輸出電壓變化,進(jìn)而通過(guò)調(diào)節(jié)占空比進(jìn)行響應(yīng)。選擇輸出電容值時(shí)應(yīng)將以下注意事項(xiàng)納入考量范圍:輸出電容器在控制環(huán)路響應(yīng)負(fù)載變化前需要向負(fù)載額外提供電流。輸出電容必須足夠大,從而填補(bǔ)不少于四個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)的電流差,同時(shí)輸出電壓僅允許下降可容許值。使用以下公式計(jì)算所需的最小輸出電容。
其中:
對(duì)于本示例,瞬態(tài)負(fù)載響應(yīng)指定為 1.5A 負(fù)載階躍時(shí)輸出電壓 VOUT 變化的 5%。因此,ΔIOUT = 1.5A 且 ΔVOUT = 0.25V。使用這些值可得出最小電容為 30μF。該值未將輸出電容器 ESR 納入輸出電壓變化的考量范圍。對(duì)于陶瓷電容器,其 ESR 足夠小,在計(jì)算過(guò)程中可以忽略不計(jì)。
方程式 12 計(jì)算必須符合輸出電壓紋波規(guī)范所需的最小輸出電容。在本例中,最大輸出電壓紋波為 25mV。在該要求下,根據(jù) 方程式 12 得到的值為 13.13μF。
其中:
根據(jù) 方程式 13 計(jì)算最大 ESR 輸出電容,其值必須符合輸出電壓紋波規(guī)格。方程式 13 表明 ESR 必須小于 23.8mΩ。在本例中,陶瓷電容器的 ESR 遠(yuǎn)小于 23.8mΩ。
因老化、溫度及直流偏置而產(chǎn)生的附加電容降額必須納入考量范圍,它們會(huì)使輸出電容的最小值增加。在本示例中,使用了三個(gè) 10uF 16V、X7R 的陶瓷電容器。如果總有效電容在 5VOUT 偏置下大于 30uF,則還可以使用兩個(gè) 22uF 10V、X7R 的陶瓷電容器。電容器一般將紋波電流量限制在其處理電流時(shí)不會(huì)導(dǎo)致故障或過(guò)熱的范圍內(nèi)。必須指定一個(gè)支持電感紋波電流的輸出電容。部分電容數(shù)據(jù)表指定了最大紋波電流的 RMS 值。使用 方程式 14 可以計(jì)算輸出電容器必須支持的 RMS 紋波電流。