ZHCSR51 November 2024 LM5190
PRODUCTION DATA
- 1
- 1 特性
- 2 應(yīng)用
- 3 說(shuō)明
- 4 引腳配置和功能
- 5 規(guī)格
-
6 詳細(xì)說(shuō)明
- 6.1 概述
- 6.2 功能方框圖
- 6.3
特性說(shuō)明
- 6.3.1 輸入電壓范圍 (VIN)
- 6.3.2 高壓輔助電源穩(wěn)壓器（VCC、BIAS）
- 6.3.3 精密使能端 (EN)
- 6.3.4 電源正常監(jiān)視器 (PGOOD)
- 6.3.5 開(kāi)關(guān)頻率 (RT)
- 6.3.6 低壓降模式
- 6.3.7 雙隨機(jī)展頻 (DRSS)
- 6.3.8 軟啟動(dòng)
- 6.3.9 輸出電壓設(shè)定值 (FB)
- 6.3.10 最短可控導(dǎo)通時(shí)間
- 6.3.11 電感器電流檢測(cè)（ISNS+、VOUT）
- 6.3.12 電壓環(huán)路誤差放大器
- 6.3.13 電流監(jiān)測(cè)器、可編程電流限制和電流環(huán)路誤差放大器（IMON/ILIM，ISET）
- 6.3.14 雙環(huán)路架構(gòu)
- 6.3.15 PWM 比較器
- 6.3.16 斜率補(bǔ)償
- 6.3.17 斷續(xù)模式電流限制
- 6.3.18 高側(cè)和低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器（HO、LO）
- 6.4 器件功能模式
- 7 應(yīng)用和實(shí)施
- 8 器件和文檔支持
- 9 修訂歷史記錄
- 10機(jī)械、封裝和可訂購(gòu)信息
封裝選項(xiàng)
機(jī)械數(shù)據(jù) (封裝 | 引腳)
- RGY|19
散熱焊盤(pán)機(jī)械數(shù)據(jù) (封裝 | 引腳)
- RGY|19
訂購(gòu)信息
7.1.1.2 輸出電容器
輸出電容器與控制環(huán)路響應(yīng)相結(jié)合，可確保輸出電壓保持在動(dòng)態(tài)瞬態(tài)容差規(guī)格范圍內(nèi)。在電源管理應(yīng)用中限制輸出電容器的常用邊界由有限可用 PCB 面積、元件尺寸和厚度以及成本驅(qū)動(dòng)。隨著負(fù)載階躍幅度和壓擺率增加，輸出電容器的等效串聯(lián)電阻 (ESR) 和等效串聯(lián)電感 (ESL) 優(yōu)先于對(duì)負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)進(jìn)行整形。
輸出電容器 COUT 會(huì)對(duì)電感器紋波電流進(jìn)行濾波，并提供一個(gè)電荷庫(kù)來(lái)應(yīng)對(duì)負(fù)載瞬態(tài)事件。通常，陶瓷電容器提供低 ESR 來(lái)減少輸出電壓紋波和噪聲尖峰，而鉭電容器或電解電容器以相對(duì)緊湊的外形提供大容量電容來(lái)應(yīng)對(duì)瞬態(tài)負(fù)載事件。
圖 7-1 從概念上展示了負(fù)載降壓和負(fù)載升壓轉(zhuǎn)換期間的相關(guān)電流波形。如圖所示，當(dāng)電感電流增加以與負(fù)載瞬態(tài)后的新負(fù)載電流電平保持一致時(shí)，電感電流的大信號(hào)壓擺率會(huì)受到限制。此壓擺率限制加劇了輸出電容器中的電荷不足，該不足必須在負(fù)載升壓瞬態(tài)期間及之后盡快進(jìn)行補(bǔ)充。同樣，在負(fù)載降壓瞬態(tài)期間以及之后，電感電流的壓擺率限制會(huì)使輸出電容器中的電荷過(guò)剩加劇，而這些過(guò)剩的電荷必須盡快消耗掉。
圖 7-1 顯示 COUT 電荷過(guò)剩或不足的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)表示例如，在 12V 輸入到 3.3V 輸出電壓的典型穩(wěn)壓器應(yīng)用中，負(fù)載關(guān)斷瞬變表示最差情況下的輸出電壓瞬態(tài)偏差。在該轉(zhuǎn)換率應(yīng)用中，穩(wěn)態(tài)占空比約為 28%，而占空比折疊至零時(shí)的大信號(hào)電感電流壓擺率約為 –VLOAD/LOUT。與負(fù)載導(dǎo)通瞬態(tài)相比，電感器電流需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能轉(zhuǎn)換至所需的電平。輸出電容器中的過(guò)剩電荷會(huì)導(dǎo)致輸出電壓過(guò)沖。實(shí)際上，若要盡快消耗輸出電容器上的過(guò)剩電荷，電感器電流必須在負(fù)載階躍后降至標(biāo)稱電平以下。在這種情況下，可以方便地采用大輸出電容來(lái)吸收過(guò)剩電荷并最大限度地減少電壓過(guò)沖。
為了滿足此類(lèi)負(fù)載關(guān)斷瞬態(tài)期間的動(dòng)態(tài)輸出電壓過(guò)沖瞬態(tài)規(guī)格（用 ΔVOVERSHOOT 表示，其中輸出電流的階躍降低由 ΔILOAD 提供），輸出電容必須大于以下值：
根據(jù) ΔVLOAD 所表示的峰-峰值輸出電壓紋波靜態(tài)規(guī)格，選擇一個(gè)大于方程式 16 中所示值的輸出電容。
制造商數(shù)據(jù)表中作為規(guī)格以顯式方式或者在阻抗與頻率關(guān)系曲線中以隱式方式提供了電容器的 ESR。根據(jù)類(lèi)型、尺寸和結(jié)構(gòu)，電解電容器具有很大的 ESR（5mΩ 及以上）以及相對(duì)較大的 ESL（5nH 至 20nH）。PCB 跡線也會(huì)產(chǎn)生一些寄生電阻和電感。陶瓷輸出電容器在開(kāi)關(guān)頻率條件下具有低 ESR 和 ESL 貢獻(xiàn)度，容性阻抗分量處于主導(dǎo)地位。不過(guò)，根據(jù)陶瓷電容器的封裝和電壓額定值，有效電容可能會(huì)在施加直流電壓時(shí)顯著下降，具體取決于施加的直流電壓和工作溫度。
通過(guò)忽略方程式 16 中的 ESR 項(xiàng)，可以快速估算出滿足輸出紋波規(guī)格所需的最小陶瓷電容。使用方程式 15 來(lái)確定是否需要額外的電容才能滿足負(fù)載關(guān)斷瞬態(tài)過(guò)沖規(guī)格。
將陶瓷電容器和電解電容器組合在一起的實(shí)現(xiàn)方案著重解釋了為什么要并聯(lián)使用化學(xué)特性不同但性能互補(bǔ)的電容器。每個(gè)電容器的頻率響應(yīng)都是增值性的，每個(gè)電容器都在該頻率范圍的一部分中提供所需的性能。陶瓷電容器具有低 ESR 和 ESL，因此可以提供出色的中頻和高頻去耦特性，從而盡可能地減少開(kāi)關(guān)頻率輸出紋波，而電解電容器具有大容量電容，因此可以提供低頻儲(chǔ)能來(lái)應(yīng)對(duì)負(fù)載瞬變需求。