ZHCSRU9A July 2024 – September 2025 TPS546C25
PRODUCTION DATA
器件的內部補償涵蓋各種應用。有些設置會自動調整，例如誤差放大器的零點頻率，這通過頻率選擇進行調整。其他設置取決于 MSEL2 的引腳配置選擇或通過 PMBus 進行設置。
FB_ZERO_TAU 是誤差放大器零點設置的設置：
RAMP 會設置內部環路 RAMP 幅度。有關通過引腳配置和 PMBus 提供的 RAMP 設置的完整說明，請參閱對 MSEL2 進行編程 和 COMP。從 120mV 設置開始。這種選擇必須在抖動和瞬態響應之間進行權衡。較大的 RAMP 可以改善抖動，但會降低相位裕度，從而需要前饋電容器（通過上限電壓設置分壓電阻器）。
使用內部分壓器設置輸出電壓時，使用 GAIN 來確保反饋環路具有足夠的環路增益，以提供穩定性和良好的負載瞬態性能。根據 VOUT_SCALE_LOOP 參數設置選擇 GAIN 設置。
| 增益 | VOSL |
|---|---|
| 3 | 0.125 |
| 10 | 0.25 |
| 15 | 0.5 |
| 30 | 1 |
對于具有外部電壓設置電阻器的轉換器，從上面 C 中的 GAIN 設置開始，然后除以電壓設置電阻器比率。
該器件使用 D-CAP4 控制來實現快速負載瞬態響應，同時保持易用性。D-CAP4 控制架構包括一個內部紋波生成網絡，支持使用極低 ESR 輸出電容器，例如多層陶瓷電容器 (MLCC) 和低 ESR 聚合物電容器。使用 D-CAP4 控制架構時無需外部電流檢測網絡或電壓補償器。
內部紋波生成網絡的作用是仿真電感器電流信息的紋波分量，然后將其與電壓反饋信號相結合以調節環路運行。D-CAP4 控制架構降低了 VOUT 上的環路增益變化，從而通過一個斜坡設置在整個輸出電壓范圍內實現快速負載瞬態響應。與其他基于 R-C 的內部斜坡生成架構類似，內部斜坡電路的 R-C 時間常數設置斜坡的零點頻率。環路增益變化減小還降低了對前饋電容器的需求，從而優化瞬態響應。斜坡幅度隨 VIN 而變化，以更大限度地減小輸入電壓范圍內的環路增益變化（通常稱為輸入電壓前饋）。
該器件利用內部電路來校正由注入的斜坡引起的直流偏移量，并顯著降低由輸出紋波電壓引起的直流偏移量，尤其是在輕負載電流條件下。對于任何不支持外部補償的控制拓撲，輸出濾波器的最小值范圍和/或最大值范圍適用。用于典型降壓轉換器的輸出濾波器是低通 L-C 電路。此 L-C 濾波器具有雙極點。在低頻率下，整體環路增益是由輸出設定點電阻分壓器網絡和器件的內部增益設定的。低頻 L-C 雙極點具有 180 度同相壓降。在輸出濾波器頻率下，增益以每十倍頻程 –40dB 的速率滾降，且相位快速下降。內部紋波生成網絡引入了高頻零點，可將增益滾降從每十倍頻 –40dB 降低到 –20dB，并在零點頻率以上每十倍頻程將相位增加 90 度。
為輸出濾波器選擇的電感器和電容器必須確保雙極點不高于穩定狀態工作頻率的 1/30。
必須同時考慮補償和輸出濾波器。選擇非常小的輸出電容會產生高頻的 L-C 雙極點，從而導致整個環路增益保持高電平，直至達到 L-C 雙倍頻率。由于內部紋波生成網絡的零點頻率也相對較高，因此輸出電容非常小的環路可能具有過高的交叉頻率，而這可能導致不穩定。
通常，在需要合理（或更小）輸出電容的情況下，可以使用輸出紋波要求和負載瞬態要求來確定穩定運行所需的輸出電容。為滿足最大輸出電容建議，在選擇電感值和電容值時，需確保 L-C 雙極點頻率不小于工作頻率的 1/100。以此為起點，使用以下標準驗證電路板上的小信號響應：環路交叉點的相位裕度大于 50 度。只要相位裕度大于 50 度，實際最大輸出電容便可增大。但是，必須進行小信號測量（波特圖）來確認設計。
如果使用 MLCC，請考慮降額特性來確定設計的最終輸出電容。例如，當使用規格為 10μF、X5R 和 6.3V 的 MLCC 時，直流偏置和交流偏置的降額分別為 80% 和 50%。實際降額是這兩個系數（在本例中為 40% 和 4μF）的乘積。如需了解要在應用中使用的電容器的具體特性，請咨詢電容器制造商。
對于 L-C 雙極點接近工作頻率 1/100 的較大輸出濾波器，可能需要額外的相位提升。與 RFB_HS 并聯的前饋電容器可以提升相位。請參閱采用前饋電容器優化內部補償直流/直流轉換器的瞬態響應 應用報告以了解詳細信息。除了提升相位外，前饋電容器通過交流耦合將更多的 VOUT 節點信息饋入 FB 節點。負載瞬態事件期間的這種前饋使控制環路能夠更快地響應 VOUT 偏差。但是，穩態運行期間的這種前饋也會將更多的 VOUT 紋波和噪聲饋入 FB。FB 上的高紋波和噪聲通常會導致更多抖動，甚至雙脈沖行為。在確定最終的前饋電容值時，必須考慮對相位裕度、負載瞬態性能和紋波以及 FB 噪聲的影響。