ZHCSGD3A June 2017 – April 2021 TPS54308
PRODUCTION DATA
選擇輸出電容器的電容值時,主要考慮三個因素。輸出電容器將決定調制器極點、輸出電壓紋波以及穩壓器響應負載電流顯著變化的方式。必須按照比上述三項指標更為嚴苛的標準來選擇輸出電容。
第一項標準是穩壓器針對顯著變化的負載電流做出的響應。當穩壓器不能為負載供電時,輸出電容器必須向負載提供電流。如果穩壓器存在所需的保持時間,則會發生這種情況。在這種情況下,在斷開輸入電源后,輸出電容器必須在指定的時間內保持輸出電壓在特定電平以上。如果出現影響負載電流要求的短時間顯著提升(例如由空載狀態轉換至滿載狀態),穩壓器也將暫時無法提供足夠的輸出電流。穩壓器通常需要在不少于兩個控制環路時鐘周期內觀察負載電流和輸出電壓變化,進而通過調節占空比進行響應。選擇輸出電容值時應將以下注意事項納入考量范圍:輸出電容器在控制環路響應負載變化前需要向負載額外提供電流。輸出電容必須足夠大,從而填補兩個時鐘周期內的電流差,同時輸出電壓僅允許下降可容許值。使用Equation11 計算所需的最小輸出電容。

其中:
對于此示例,瞬態負載響應指定為 5% 的輸出電壓 VOUT 變化,負載階躍為 1.5A。對于此示例,ΔIOUT = 1.5A,ΔVOUT = 0.05 × 3.3 = 0.165V。根據這些值計算出的最小電容為 52μF。該值未將輸出電容器 ESR 納入輸出電壓變化的考量范圍。對于陶瓷電容器,其 ESR 足夠小,在計算過程中可忽略不計。
Equation12 用于計算滿足輸出電壓紋波規格所需的最小輸出電容。在本例中,最大輸出電壓紋波為 30mV。在該要求下,根據Equation12 得到的值為 9.9μF。

其中:
根據Equation13 計算最大 ESR 輸出電容,其值必須符合輸出電壓紋波規格。Equation13 表明 ESR 必須小于 36mΩ。在本例中,陶瓷電容器的 ESR 遠小于 36mΩ。

輸出電容器會影響交叉頻率 ?o。考慮到環路穩定性和內部寄生參數的影響,請選擇小于 40kHz 的交叉頻率,且不考慮前饋電容器。可根據Equation14 簡單估算沒有前饋電容器 C6 時的交叉頻率(假設 COUT 的 ESR 很小)。

因老化、溫度及直流偏置而產生的附加電容降額必須納入考量范圍,它們會使輸出電容的最小值增加。在此示例中,使用了兩個 22μF、25V、X7R 類型的陶瓷電容器。電容器一般將紋波電流限制在處理電流時不會導致故障或過熱的范圍內。必須指定一個支持電感紋波電流的輸出電容器。部分電容器數據表指定了最大紋波電流的 RMS 值。使用Equation15 可計算輸出電容器必須支持的 RMS 紋波電流。對于此應用,Equation15 為每個電容器得出的值是 120mA。
