7 采用 TPS62933F 的設(shè)計(jì)示例與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

圖 7-1 是具有第二級(jí)濾波器的 PCM 轉(zhuǎn)換器的建議設(shè)計(jì)流程?？紤]到性能下降，計(jì)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(jì)算的 f_cross≤f_SW/10 是一種旨在簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程的保守限制?？梢愿鶕?jù)實(shí)際情況將帶寬設(shè)置得更高。

本文給出了一個(gè)設(shè)計(jì)示例，其運(yùn)行條件如下：Vin=24V、Vout=1.2V、f_sw=500kHz 且 I_out=3A。目標(biāo)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(guò)設(shè)置 f_cross=50kHz，我們可以得到 (C_o+C₂) 的下限為 105.8uF，這相當(dāng)于 f_SW/10。這一設(shè)定帶寬也遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(lái)計(jì)算 L₂ 下限值：L₂≥8.2nH。

使用本應(yīng)用手冊(cè)中的方程式 24 來(lái)計(jì)算 L₂ 上限值：L₂<109nH。

在這里，我們選擇兩個(gè)鐵氧體磁珠來(lái)驗(yàn)證這兩個(gè)限值：BLE18PS080SN1，其在 1MHz 時(shí)為 15.3nH，接近下限；以及 BLM18SN220TN1，其在 1MHz 時(shí)為 103.4nH，接近上限。

對(duì)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(guò)使用附錄 A 中的工具確保 f_Zff > f_cross，我們可以得到當(dāng) L₂=15.3nH 時(shí)，對(duì)應(yīng)于 f_Zff=48.3kHz，C_ff=620pF；當(dāng) L₂=103.4nH 時(shí)，對(duì)應(yīng)于 f_Zff=47.4kHz，C_ff=470pF。

圖 7-2 至圖 7-4 展示了使用 BLE18PS080SN1 進(jìn)行電源設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)測(cè)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(shí)的負(fù)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(jìn)行電源設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果。當(dāng) L₂ 值較大時(shí)，紋波幅度會(huì)進(jìn)一步降至 1mVpp 以?xún)?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(shí)的負(fù)載瞬態(tài)波形，其中顯示了良好的環(huán)路響應(yīng)。詳細(xì)信息可在 TI 參考設(shè)計(jì)具有第二級(jí)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(jì)中找到。