ZHCSM88H July   2008  – October 2023 TPS54331

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 修订历史记录
  6. 5 引脚配置和功能
  7. 6 规格
    1. 6.1 绝对最大额定值
    2. 6.2 ESD 等级
    3. 6.3 建议运行条件
    4. 6.4 热性能信息
    5. 6.5 电气特性
    6. 6.6 开关特性
    7. 6.7 典型特性
  8. 7 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1  固定频率 PWM 控制
      2. 7.3.2  电压基准（VREF）
      3. 7.3.3  自举电压（BOOT）
      4. 7.3.4  使能和可调输入欠压锁定（VIN UVLO）
      5. 7.3.5  使用 SS 引脚的可编程慢启动
      6. 7.3.6  误差放大器
      7. 7.3.7  斜率补偿
      8. 7.3.8  电流模式补偿设计
      9. 7.3.9  过流保护和频移
      10. 7.3.10 过压瞬态保护
      11. 7.3.11 热关断
    4. 7.4 器件功能模式
      1. 7.4.1 Eco-mode
      2. 7.4.2 在 VIN < 3.5V 的情况下运行
      3. 7.4.3 在使用 EN 控制的情况下运行
  9. 8 应用和实现
    1. 8.1 应用信息
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 设计要求
      2. 8.2.2 详细设计过程
        1. 8.2.2.1  使用 WEBENCH® 工具进行定制设计
        2. 8.2.2.2  开关频率
        3. 8.2.2.3  输出电压设定点
        4. 8.2.2.4  输入电容器
        5. 8.2.2.5  输出滤波器元件
          1. 8.2.2.5.1 电感器选择
        6. 8.2.2.6  电容器选型
        7. 8.2.2.7  补偿器件
        8. 8.2.2.8  自举电容器
        9. 8.2.2.9  环流二极管
        10. 8.2.2.10 输出电压限制
        11. 8.2.2.11 功率损耗估计
      3. 8.2.3 应用曲线
    3. 8.3 电源建议
    4. 8.4 布局
      1. 8.4.1 布局指南
      2. 8.4.2 布局示例
      3. 8.4.3 电磁干扰（EMI）注意事项
  10. 9 器件和文档支持
    1. 9.1 器件支持
      1. 9.1.1 开发支持
        1. 9.1.1.1 使用 WEBENCH® 工具进行定制设计
    2. 9.2 支持资源
    3. 9.3 接收文档更新通知
    4. 9.4 商标
    5. 9.5 静电放电警告
    6. 9.6 术语表
  11. 10机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

8.2.2.6 电容器选型

输出电容器的重要设计因素是直流电压额定值、纹波电流额定值和等效串联电阻（ESR）。不得超过直流电压和纹波电流额定值。ESR 很重要，因为它与电感器电流一起决定输出纹波电压的大小。输出电容器的实际值并不重要，但确实存在一些实际限制。应考虑此设计所需的闭环交叉频率与输出滤波器的 LC 转角频率之间的关系。通常，需要将闭环交叉频率保持在开关频率的 1/5 以下。由于开关频率较高，例如本设计的 570kHz 频率，TPS54331 器件的内部电路限制会将实际最大交叉频率限制在大约 25kHz。通常，闭环交叉频率必须高于由负载阻抗和输出电容器确定的转角频率。使用方程式 12 计算最小电容值的限制。

方程式 12. C O M I N = 1 2 × π × R O × F C O M A X

其中

  • RO 是输出负载阻抗（VO/IO）。
  • FCO(MAX) 是所需的交叉频率。

对于所需的 25kHz 最大交叉频率，输出电容器的最小值为大约 5.8μF。该值可能不满足输出纹波电压要求。输出纹波电压由两部分组成：由于输出滤波器电容的充放电而引起的电压变化和由于纹波电流乘以输出滤波器电容器的 ESR 而引起的电压变化。使用方程式 13 估计输出纹波电压。

方程式 13. VOPP=ILPP×D-0.54×FSW×CO+RESR

可以根据初始设计参数中指定的允许输出纹波电压的大小来确定输出电容器的最大 ESR。由于 ESR，输出纹波电压将由电感纹波电流与输出滤波器 ESR 的乘积决定。因此，使用方程式 14 计算电容器数据表中列出的最大指定 ESR。

方程式 14. ESRMAX=VOPPMAXILPP-D-0.54×FSW×CO

其中

  • VOPP(MAX) 是所需的最大峰峰值输出纹波。

使用方程式 15 来计算最大均方根纹波电流。

方程式 15. ICOUTRMS=112×VOUT×VINMAX-VOUTVINMAX×LOUT×FSW×NC

其中

  • NC 为并联输出电容器数。

对于此设计示例，为 C8 和 C9 选用了两个 47μF 陶瓷输出电容器。这些电容器为 TDK C3216X5R0J476MT，额定电压为 6.3V，最大 ESR 为 2mΩ，且纹波电流额定值超过 3A。
计算的总均方根纹波电流为 161mA（每个 80.6mA），所需的最大总 ESR 为 43mΩ。这些输出电容器大幅度地超过了要求，实现了可靠、高性能的设计。

注：

当输出在 3.3V 的所需输出下工作时，电路中的实际电容可能小于目录值。

所选输出电容器的额定电压必须大于所需的输出电压加上纹波电压的一半。还必须包括任何降额量。其他电容器类型与 TPS54331 器件一起使用效果良好，具体取决于应用的需求。