ZHCSY00C March 2025 – November 2025 TPS7H4102-SEP , TPS7H4104-SEP
PRODMIX
確定輸出電容值時(shí),需要考慮三點(diǎn):輸出電容器選擇主要受以下因素影響:
選擇輸出電容時(shí),需依據(jù)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中更為嚴(yán)格的一個(gè)(參閱 方程式 33)進(jìn)行選擇。選擇電容器時(shí),請(qǐng)注意選擇具有足夠額定電壓與額定溫度的電容器,并且應(yīng)考慮直流偏置效應(yīng)引起的任何有效電容變化。需要注意的是,輸出電容的值直接影響轉(zhuǎn)換器頻率響應(yīng)的調(diào)制器極點(diǎn),如節(jié) 9.2.2.9 中所述。
要考慮的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是所需的負(fù)載階躍響應(yīng)。當(dāng)穩(wěn)壓器在負(fù)載電流需求大幅快速增加期間暫時(shí)無法提供足夠的輸出電流時(shí),通常會(huì)發(fā)生這種情況。處理器等動(dòng)態(tài)負(fù)載從空載變?yōu)闈M負(fù)載期間,可能出現(xiàn)這一情況。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。方程式 34 從電氣角度顯示了實(shí)現(xiàn)該目的所需的最小輸出電容。這是一個(gè)一階近似值,并未考慮輸入電容器的 ESR 與 ESL。對(duì)于陶瓷電容器,其 ESR 足夠小,在計(jì)算過程中可以忽略不計(jì)。但是,對(duì)于航天應(yīng)用和大電容值電容器,通常使用鉭電容器,此類電容器將某個(gè) ESR 值納入考量范圍。
其中:
下一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是利用 方程式 35計(jì)算所需電容,以便滿足輸出電壓紋波要求。在本設(shè)計(jì)中,最大期望輸出電壓紋波小于 VOUTx 的 0.8%。
其中:
最后,在滿足輸出電壓紋波要求時(shí),必須將電容器的 ESR 納入考量范圍??赏ㄟ^ 方程式 36,計(jì)算 ESR 的上限。每個(gè)通道的結(jié)果如 輸出電容器設(shè)計(jì)計(jì)算 所示。
| VOUTx (V) | COUTx_LOAD_STEP (μF) | COUTx_RIPPLE (μF) | 最大 ESR (mΩ) |
|---|---|---|---|
| 0.8 | 428.57 | 29.67 | 8.43 |
| 1.2 | 285.71 | 27.15 | 9.21 |
| 1.5 | 228.57 | 25.25 | 9.90 |
| 1.8 | 190.48 | 19.11 | 13.08 |
因老化、溫度及直流偏置而產(chǎn)生的附加電容降額應(yīng)納入考量范圍,所需輸出電容的最小值在上述情況下會(huì)有所提升。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)致故障或過熱的范圍內(nèi)。對(duì)于所選輸出電容器組,必須能夠處理通過 方程式 30 計(jì)算出的紋波電流。對(duì)于所選電感器與額定輸出電壓,各種情況下的紋波電流如 表 9-2 所示。
對(duì)于這一特定設(shè)計(jì),考慮到上述所有要求,為每個(gè)通道選擇一個(gè) 470μF 的 T55 鉭電容器。所選電容器的最大 ESR 為7mΩ,最大 RMS 電流額定值為 5.66A。此外,還并聯(lián)了一個(gè)用于高頻濾波的 0.1μF 陶瓷電容器。這樣可得到總電容為 470.1μF。通過 方程式 37,我們能夠計(jì)算出每個(gè)通道的預(yù)期紋波電壓,結(jié)果如 表 9-5 所示
| VOUTx (V) | ΔVOUTx_RIPPLE (mV) | ΔVOUTx_RIPPLE 占 VOUTx 的百分比 |
|---|---|---|
| 0.8 | 5.72 | 0.72 |
| 1.2 | 7.85 | 0.65 |
| 1.5 | 9.13 | 0.61 |
| 1.8 | 8.29 | 0.46 |