該器件使用 D-CAP4 控制來(lái)實(shí)現(xiàn)快速負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，同時(shí)保持易用性。D-CAP4 控制架構(gòu)包括一個(gè)內(nèi)部紋波生成網(wǎng)絡(luò)，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(gòu)時(shí)無(wú)需外部電流檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)或電壓補(bǔ)償器。內(nèi)部紋波生成網(wǎng)絡(luò)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(hào)相結(jié)合以調(diào)節(jié)環(huán)路運(yùn)行。

D-CAP4 控制架構(gòu)降低了 V_OUT 上的環(huán)路增益變化，從而通過(guò)一個(gè)斜坡設(shè)置在整個(gè)輸出電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。與其他基于 R-C 的內(nèi)部斜坡生成架構(gòu)類(lèi)似，內(nèi)部斜坡電路的 R-C 時(shí)間常數(shù)設(shè)置斜坡的零點(diǎn)頻率。環(huán)路增益變化減小還降低了對(duì)前饋電容器的需求，從而優(yōu)化瞬態(tài)響應(yīng)。斜坡幅度隨 V_IN 而變化，以更大限度地減小輸入電壓范圍內(nèi)的環(huán)路增益變化（通常稱(chēng)為輸入電壓前饋）。最后，該器件利用內(nèi)部電路來(lái)校正由注入的斜坡引起的直流偏移量，并清除由輸出紋波電壓引起的直流偏移量，尤其是在選擇跳躍模式運(yùn)行時(shí)的輕負(fù)載電流條件下。

由于斜坡幅度相似，RAMP2 和 RAMP3 與環(huán)路帶寬相似。這兩種設(shè)置之間的主要差異是斜坡零點(diǎn)頻率。RAMP2 的斜坡零點(diǎn)位置較低，增加了相位裕度。然而，RAMP3 提供比 RAMP2 更快的瞬態(tài)響應(yīng)，由于斜坡幅度較小且斜坡零點(diǎn)位置較高，因此 RAMP3 可在整個(gè)頻率范圍內(nèi)提供更高的增益。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，必須使用 RAMP3 代替 RAMP2。RAMP2 可用于在使用 L-C 的應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)相位提升，此類(lèi)應(yīng)用的雙極頻率允許使用 RAMP1，但在這些應(yīng)用中，更大限度減少抖動(dòng)比更快的瞬態(tài)響應(yīng)更重要。圖 6-3 和圖 6-4 展示了對(duì)于具有 0.5V 基準(zhǔn)電壓的器件，環(huán)路特性如何隨不同的斜坡設(shè)置而變化。

VIN = 12V	fSW = 1100kHz	VOUT = 0.8V
負(fù)載 = 50mΩ	LOUT = 150nH	COUT = 12 × 47μF

圖 6-3 增益與斜坡設(shè)置間的關(guān)系 - VREF = 0.5V

VIN = 12V	fSW = 1100kHz	VOUT = 0.8V
負(fù)載 = 50mΩ	LOUT = 150nH	COUT = 12 × 47μF

圖 6-4 相位與斜坡設(shè)置間的關(guān)系 - VREF = 0.5V

對(duì)于任何不支持外部補(bǔ)償?shù)目刂仆負(fù)洌剌敵鰹V波器的最小值范圍和/或最大值范圍適用。用于典型降壓轉(zhuǎn)換器的輸出濾波器是低通 L-C 電路。此 L-C 濾波器具有方程式 3 中所示的雙極點(diǎn)。

方程式 3.

在低頻率下，整體環(huán)路增益是由輸出設(shè)定點(diǎn)電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)和器件的內(nèi)部增益設(shè)定的。低頻 L-C 雙極點(diǎn)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(nèi)部紋波生成網(wǎng)絡(luò)引入了高頻零點(diǎn)，可將增益滾降從每十倍頻 –40dB 降低至 –20dB。零點(diǎn)還在零點(diǎn)頻率處使相位增加 45 度，在零點(diǎn)頻率以上十倍頻處使相位增加 90 度。

為輸出濾波器選擇的電感器和電容器必須使方程式 3 的 f_P 雙極點(diǎn)不高于表 6-2 中給定的值，然后使用方程式 4 根據(jù)應(yīng)用中的標(biāo)稱(chēng)占空比進(jìn)行調(diào)整。方程式 4 會(huì)調(diào)高 f_P(TABLE)，因?yàn)殡S著占空比增加，D-CAP4 斜坡的增益會(huì)降低，因此最大 L-C 雙極點(diǎn)也會(huì)增加。

對(duì)于每個(gè)斜坡設(shè)置，可能出現(xiàn)違反這些指導(dǎo)原則的 L-C 雙極點(diǎn)頻率，但必須在應(yīng)用中通過(guò)測(cè)量進(jìn)行驗(yàn)證。選擇非常小的輸出電容會(huì)產(chǎn)生高頻的 L-C 雙極點(diǎn)，從而導(dǎo)致整個(gè)環(huán)路增益保持高電平，直至達(dá)到 L-C 雙極點(diǎn)頻率。由于內(nèi)部紋波生成網(wǎng)絡(luò)的零點(diǎn)頻率也相對(duì)較高，因此輸出電容非常小的環(huán)路可能具有過(guò)高的交叉頻率，而這可能導(dǎo)致不穩(wěn)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(fù)載瞬態(tài)要求來(lái)確定穩(wěn)定運(yùn)行所需的輸出電容。如前文所述，內(nèi)部零點(diǎn)由 MSEL 引腳上的電阻選擇。

如果使用了 MLCC，則在計(jì)算 L-C 雙極點(diǎn)頻率時(shí)，應(yīng)考慮降額特性來(lái)確定設(shè)計(jì)的有效 輸出電容。例如，當(dāng)使用規(guī)格為 10μF、X5R 和 6.3V 的 MLCC 時(shí)，直流偏置和交流偏置的降額分別為 80% 和 50%。實(shí)際降額是這兩個(gè)系數(shù)（在本例中為 40% 和 4μF）的乘積。如需了解要在應(yīng)用中使用的電容器的具體特性，請(qǐng)咨詢(xún)電容器制造商。

一條簡(jiǎn)化規(guī)則是，如果輸出電容器的 ESR 零點(diǎn)小于 10 倍的 L-C 雙極點(diǎn)頻率，則出于穩(wěn)定性考慮，TI 建議在計(jì)算 L-C 雙極點(diǎn)頻率時(shí)忽略。必須僅使用低 ESR MLCC 重新計(jì)算 L-C 雙極點(diǎn)頻率。為了在使用混合型輸出電容器時(shí)進(jìn)行更準(zhǔn)確的分析，TI 建議進(jìn)行仿真或測(cè)量。

為滿(mǎn)足最大輸出電容建議，在選擇電感值和電容值時(shí)，需確保 L-C 雙極點(diǎn)頻率不小于工作頻率的 1/100。以此為起點(diǎn)，使用以下標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證電路板上的小信號(hào)響應(yīng)：環(huán)路交叉頻率下的相位裕度大于 50 度。只要相位裕度大于 50 度，實(shí)際最大輸出電容便可增大。但是，應(yīng)進(jìn)行小信號(hào)測(cè)量（波特圖）來(lái)確認(rèn)設(shè)計(jì)。

如果需要 L-C 雙極點(diǎn)頻率 <1/50 工作頻率，TI 建議使用混合類(lèi)型輸出電容器來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的有效電容。除了提供更高密度的電容，具有更高 ESR 的大容量電容器還在 L-C 雙極點(diǎn)頻率下提供相位提升。如果僅使用低 ESR MLCC 電容器與 <1/50 工作頻率的 L-C 雙極點(diǎn)頻率，則可以添加前饋電容器 (C_FF)，從而在 10 倍的 L-C 雙極點(diǎn)頻率下提供零點(diǎn)。除了提升相位外，C_FF 通過(guò)交流耦合，將更多的 V_OUT 節(jié)點(diǎn)信息饋入 FB 節(jié)點(diǎn)。負(fù)載瞬態(tài)事件期間的這種前饋使控制環(huán)路能夠更快地響應(yīng) V_OUT 偏差。但是，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間的這種前饋也會(huì)將更多的 V_OUT 紋波和噪聲饋入 FB。FB 上的高紋波和噪聲通常會(huì)導(dǎo)致更多抖動(dòng)，甚至雙脈沖行為。要確定最終的 C_FF 值時(shí)，必須全面考慮對(duì)環(huán)路穩(wěn)定性、負(fù)載瞬態(tài)性能、紋波以及 FB 噪聲等的全部影響。TI 建議使用頻率分析設(shè)備來(lái)測(cè)量交叉頻率和穩(wěn)定裕度。在大多數(shù)應(yīng)用中，通常不需要前饋電容器。因?yàn)?D-CAP4 架構(gòu)提供高環(huán)路帶寬，添加前饋電容器會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)定裕度降低。