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ZHCSUY3 August 2024 TPSM8287A12M , TPSM8287A15M

PRODUCTION DATA

封裝選項

機械數據 (封裝 | 引腳)

RDV|39
- MPQF703A

散熱焊盤機械數據 (封裝 | 引腳)

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9.2.2.4 選擇輸出電容器

實際上，總輸出電容通常包括不同電容器的組合，其中較大的電容器在較低頻率下提供負載電流，而較小的電容器在較高頻率下提供負載電流，以滿足負載阻抗要求。輸出電容器的容值、類型和位置通常由負載定義。TI 建議使用 X7R 多層陶瓷電容器 (MLCC) 以實現出色濾波效果，并必須將其放置在 VOUT 和 GND 之間盡可能靠近這些引腳的位置。對于環境溫度低于 85°C 的應用，可以使用具有 X5R 電介質的電容器。陶瓷電容器具有直流偏置效應，會對最終的有效電容產生很大影響。請結合考慮封裝尺寸和額定電壓，仔細選擇合適的電容器。以下計算使用總輸出電容的有效值。

TPSM8287A1xM 器件采用蝶形或并聯布局，VOUT 和 GND 引腳位于封裝的兩個相對側。這使得輸出電容器可以對稱地放置在 PCB 上，以使電磁場相互抵消，從而降低 EMI。

TPSM8287A1xM 器件經過優化，可支持惡劣的負載瞬態。器件外部環路補償可使用給定的輸出電容將環路響應調整為所需的響應。以下計算可創建符合表 9-2 中指定的負載階躍的設計。這些計算所得的總輸出電容通常為幾百微法。

當 TPSM8287A1xM 器件、輸出電容器和負載彼此非常靠近時，也就是將器件和負載之間的距離和增加的電感保持在盡量小的值時，可以實現出色的輸出電壓調節。

如果無法實現這種放置，則必須將總電容的大部分放置于負載處，只將兩個電容器放置在 TPSM8287A1xM 器件處。TI 建議位于負載處的電容至少是位于器件處的電容的兩倍。

如果應用中沒有惡劣的負載瞬態，則可以使用較小的輸出電容值。不要使用低于建議運行條件 中最小值的輸出電容。

轉換器的瞬態響應由以下兩個標準之一定義：

流經電感器的電流的壓擺率，在這種情況下，轉換器的反饋環路飽和。
環路帶寬，其中轉換器保持在穩定狀態并且環路不飽和 (BW_τ < f_SW/4)。

上述哪個標準適用于任何給定的應用取決于運行條件和所使用的元件值。計算這兩種情況的輸出電容，并選擇兩個值中較大的一個。

如果轉換器保持在穩壓狀態，則所需的最小輸出電容由以下公式給出：

方程式 17.

C_{O U T (m i n) (r e g)} = (\frac{τ \times (1 + g_{m} \times R_{Comp1})}{2 \times π \times \frac{L}{N?} \times {BW}_{τ}}) (1 + \sqrt{{T O L}_{τ}^{2} + {T O L}_{I N D}^{2} + {T O L}_{f S W}^{2}})

方程式 18.

C_{O U T (m i n) (r e g)} = (\frac{12.5 \times 10^{- 6} \times (1 + 1.5 \times 10^{- 3} \times 806)}{2 \times π \times \frac{100 \times 10^{- 9}}{1} \times 300 \times 10^{3}}) (1 + \sqrt{{30 %}^{2} + {20 %}^{2} + {10 %}^{2}}) = 201.3 μ F

如果轉換器環路飽和，則最小輸出電容由以下公式給出：

方程式 19.

C_{O U T (m i n) (s a t)} = \frac{1}{? V_{O U T}} (\frac{L \times {? I_{OUT(max)}}^{2}}{2 \times V_{O U T} \times N?} - \frac{? I_{OUT(step)} \times t_{t}}{2}) (1 + {T O L}_{I N D})

方程式 20.

C_{O U T (m i n) (s a t)} = \frac{1}{27 \times 10^{- 3}} (\frac{100 \times 10^{- 9} \times {9.7}^{2}}{2 \times 0.9 \times 1} - \frac{8.0 \times 1 \times 10^{- 6}}{2}) (1 + 20 %) = 54.5 μ F

在本例中，選擇 C_OUT(min) = 201.3μF，即兩個輸出電容值中的較大者。

表 9-3 列出了選擇的三個輸出電容器。將 2 × 47μF 電容器靠近 IC 放置，每個可提供約 27μF 的最小有效電容。將單個 220μF 電容器放置在負載附近，以便提供接近典型負載所需總去耦電容的電容。該 220μF 電容器產生大約 138μF 的有效電容。這些有效電容總計 192μF，非常接近前文計算得出的所需最小值。對于進一步的計算，使用 C_OUT = 192μF。

方程式 21 檢查是否大多數輸出電容都放置在負載處。如果比率小于 1，請增加負載處的電容，或將器件、輸出電容和負載彼此相鄰地放置，以便輸出電容之間沒有隔離。

方程式 21.

\frac{C_{LOAD}}{2 {\times C}_{OUT}} > 1

方程式 22.

\frac{138 \times 10^{- 6}}{2 \times (2 \times 27 \times 10^{- 6})} > 1

= True

方程式 23 根據有效輸出電容值計算輸出電壓紋波。

方程式 23.

V_{O U T (p - p)} = \frac{I_{L (PP)}}{8 \times C_{OUT} \times f_{s w}}

方程式 24.

V_{O U T (p - p)} = \frac{3.4}{8 \times 192 \times 10^{- 6} \times 2.25 \times 10^{6}} = 0.984 m V

由于輸出電容器中的 ESR 和 ESL 以及應用板寄生效應，應用中的紋波略高。