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ZHCSSP0 February 2024 TPS54KC23

PRODUCTION DATA

封裝選項

機(jī)械數(shù)據(jù) (封裝 | 引腳)

RZR|16
- MPQF704A

散熱焊盤機(jī)械數(shù)據(jù) (封裝 | 引腳)

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7.2.2.5 選擇輸出電容器

選擇輸出電容值時，需要考慮三點：

穩(wěn)定性
穩(wěn)態(tài)輸出電壓紋波
穩(wěn)壓器對負(fù)載電流變化的瞬態(tài)響應(yīng)

首先，根據(jù)這三個要求計算最小輸出電容。方程式 22 可計算使 LC 雙極點低于 f_P(MAX) 的最小電容，從而滿足穩(wěn)定性要求。滿足該要求有助于使 LC 雙極點保持在接近內(nèi)部零點的位置。方程式 23 可計算滿足 8mV 穩(wěn)態(tài)輸出電壓紋波要求的最小電容。此計算適用于 CCM 工作模式，不包括由輸出電容器的 ESR 或 ESL 引起的輸出電壓紋波部分。

方程式 22.

C_{O U T_S T A B I L I T Y} > {(\frac{1}{2 π \times f_{P (RAMP4)} \times (1 + {(\frac{V_{O U T}}{V_{I N (T Y P)}})}^{2})})}^{2} \times \frac{1}{L_{O U T}} = {(\frac{1}{2 π \times 26.5 k H z \times (1 + {(\frac{0.8 V}{12 V})}^{2})})}^{2} \times \frac{1}{0.15 μ H} = 238 μ F

方程式 23.

C_{O U T_R I P P L E} > \frac{I_{R I P P L E}}{8 \times V_{R I P P L E} \times f_{S W}} = \frac{6.3 A}{8 \times 8 m V \times 800 k H z} = 137 μ F

方程式 25 和方程式 26 可計算滿足 32mV 瞬態(tài)響應(yīng)要求（階躍為 15A）的最小電容。這些公式計算當(dāng)電感器電流在負(fù)載階躍后斜升或斜降時保持輸出電壓穩(wěn)定所需的輸出電容。通過計算確定，僅需要 659μF 來滿足瞬態(tài)響應(yīng)要求。此計算假定為瞬時負(fù)載階躍。在 1A/us 轉(zhuǎn)換率條件下進(jìn)行實驗室評估后，減小了電容，同時仍滿足負(fù)載階躍要求。

方程式 24.

C_{O U T_U N D E R S H O O T} > \frac{L \times {I_{S T E P}}^{2} \times (\frac{V_{O U T}}{V_{I N} (m i n) \times f_{S W}} + t_{O F F_M I N} (m a x))}{2 \times V_{T R A N S} \times V_{O U T} \times (\frac{V_{I N} (m i n) - V_{O U T}}{V_{I N} (m i n) \times f_{S W}} - t_{O F F_M I N} (m a x))}

方程式 25.

C_{O U T_U N D E R S H O O T} > \frac{0.15 μ H \times {15 A}^{2} \times (\frac{0.8 V}{4.5 V \times 800 k H z} + 150 n s)}{2 \times 32 m V \times 0.8 V \times (\frac{4.5 V - 0.8 V}{4.5 V \times 800 k H z} - 150 n s)} = 280 μ F

方程式 26.

C_{O U T_O V E R S H O O T} > \frac{L \times {I_{S T E P}}^{2}}{2 \times V_{T R A N S} \times V_{O U T}} = \frac{0.15 μ H \times {15 A}^{2}}{2 \times 32 m V \times 0.8 V} = 659 μ F

滿足過沖要求所需的輸出電容是最高值，因此這將設(shè)置本例所需的最小輸出電容。穩(wěn)定性要求也會限制最大輸出電容。方程式 27 計算建議的最大輸出電容。此計算使 LC 雙極點保持在 f_SW 的 1/100 以上。可以使用更大的輸出電容，但必須通過波特圖或瞬態(tài)響應(yīng)測量來檢查穩(wěn)定性。選擇的輸出電容為 12 × 47μF、4V 陶瓷電容器。使用陶瓷電容器時，由于直流和交流偏置效應(yīng)，電容必須降額。選擇的電容器降額至其標(biāo)稱值的 73%，即有效總電容為 412μF。

方程式 27.

C_{O U T_S T A B I L I T Y} < {(\frac{50}{π \times f_{S W}})}^{2} \times \frac{1}{L} = {(\frac{50}{π \times 800 k H z})}^{2} \times \frac{1}{0.15 μ H} = 2639 μ F

該應(yīng)用全部使用陶瓷電容器，因此忽略了 ESR 對紋波和瞬態(tài)的影響。如果使用非陶瓷電容器，則 ESR 一開始必須低于方程式 28 中計算的值以滿足紋波要求，并低于方程式 29 中計算的值以滿足瞬態(tài)要求。為了進(jìn)行更準(zhǔn)確的計算或如果使用的是混合的輸出電容器，必須使用輸出電容器的阻抗來確定是否可以滿足紋波和瞬態(tài)要求。

方程式 28.

R_{E S R_R I P P L E} < \frac{V_{R I P P L E}}{I_{R I P P L E}} = \frac{8 m V}{6.3 A} = 1.3 m Ω

方程式 29.

R_{E S R_T R A N S} < \frac{V_{T R A N S}}{I_{S T E P}} = \frac{32 m V}{15 A} = 2.13 m Ω