ZHCSF39B November 2015 – December 2024 LMR14050-Q1
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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。
輸出電壓紋波基本上由兩部分組成。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：
電壓紋波中的兩個分量不是同相的，因此實際峰值間紋波小于兩個峰值之和。
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，輸出電容器在電感器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 展示了指定輸出電壓下沖所需的最小輸出電容。當負載突然大幅下降時，輸出電容器會吸收存儲在電感器中的能量。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 ESR 不大于 25m?，通過 方程式 12 可得出 COUT 不小于 33.3μF。為達到此設計的目標過沖/下沖范圍，VUS = VOS = 5% × VOUT = 250mV。可分別通過 方程式 13 和 方程式 14 計算出 COUT 不小于 180μF 和 79.2μF。綜上所述，輸出電容器的最嚴格標準是 180μF。可以并聯使用四個 47μF、16V、X7R 且 ESR 為 5mΩ 的陶瓷電容器。