ZHCSDJ7B February 2015 – December 2024 LMR14030
PRODUCTION DATA
7.2.2.4 輸出電容器選型
必須謹慎選擇輸出電容器 COUT，因為它直接影響穩態輸出電壓紋波、環路穩定性以及負載電流瞬態期間的電壓過沖/下沖。
輸出紋波主要由兩部分組成。一部分由電感電流紋波經過輸出電容的等效串聯電阻 (ESR) 造成：
另一部分是由電感電流紋波對輸出電容充放電造成的：
因為兩部分電壓紋波不是同相位的，所以實際紋波峰峰值小于這兩個峰值之和。
輸出電容通常受到瞬態性能參數的限制，特別是系統要求在快速變化的大電流階躍下保持電壓穩定。當負載快速大幅增加時，輸出電容在電感電流上升到適當的水平之前為其提供需要的電荷。穩壓器控制環路通常需要三個或更多的時鐘周期，對輸出電壓的下降進行響應。輸出電容必須足夠大，才能提供三個時鐘周期的電流差，從而將輸出電壓保持在指定范圍內。方程式 13
方程式 13 給出針對特定輸出下沖需要的最小輸出電容。當一個大負載突然下降時，輸出電容吸收儲存于電感中的能量。環流二極管無法灌入電流，因此存儲在電感器中的能量會導致輸出電壓過沖。方程式 14 計算了將電壓過沖保持在一個特定的范圍所需要的最小電容值。
其中
- KIND = 電感紋波電流的紋波系數 (ΔiL / IOUT)
- IOL = 負載瞬態過程中的低電平輸出電流
- IOH = 負載瞬態過程中的高電平輸出電流
- VUS = 目標輸出電壓下沖
- VOS = 目標輸出電壓過沖
此設計示例中，目標輸出紋波是 50mV。假設 ΔVOUT_ESR = ΔVOUT_C = 50mV，并選擇 KIND = 0.4。通過方程式 11 可得出不大于 35.7m? 的 ESR，通過方程式 12 可得出不小于 7μF 的 COUT。為達到此設計的目標過沖/下沖范圍，VUS = VOS = 5% × VOUT = 250mV。可以分別通過方程式 13 和方程式 14 計算出 COUT 不小于 75.6μF 和 30.8μF。綜上所述，輸出電容器的最嚴格標準是 75.6μF。可以并聯使用兩個 47μF、16V、X7R 且 ESR 為 5mΩ 的陶瓷電容器。