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ZHCSXZ2A March 2025 – December 2025 TPSM8287B15 , TPSM8287B30

PRODMIX

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)

VCH|37
- MPQF829B

散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)

订购信息

9.2.2.4 选择输出电容器

实际上，总输出电容通常包括不同电容器的组合，其中较大的电容器在较低频率下提供负载电流，而较小的电容器在较高频率下提供负载电流，以满足负载阻抗要求。输出电容器的容值、类型和位置通常由负载定义。TI 建议使用 X7R 多层陶瓷电容器 (MLCC) 以实现出色滤波效果，并必须将其放置在 VOUT 和 PGND 之间尽可能靠近这些引脚的位置。对于环境温度低于 85°C 的应用，可以使用具有 X5R 电介质的电容器。陶瓷电容器具有直流偏置效应，会对最终的有效电容产生很大影响。请结合考虑封装尺寸和额定电压，仔细选择合适的电容器。以下计算使用总输出电容的有效值。

TPSM8287Bxx 器件采用蝶形或并联布局，VOUT 和 PGND 引脚位于封装的两个相对侧。这使得输出电容器可以对称地放置在 PCB 上，以使电磁场相互抵消，从而降低 EMI。此外，TPSM8287Bxx 的部分器件型号还集成了两个高频电容器和两个大容量输出电容器，可进一步减小输出环路的面积，并降低所需的外部电容。可以认为，两个集成大容量电容器的最小有效电容均为 7µF。有关哪些器件版本具有集成输出电容器的详细信息，请参阅表 4-1。

TPSM8287Bxx 器件经过优化，可支持恶劣的负载瞬态。器件外部环路补偿可使用给定的输出电容将环路响应调整为所需的响应。以下计算可创建符合表 9-2 中指定的负载阶跃的设计。这些计算所得的总输出电容通常为几百微法。

当 TPSM8287Bxx 器件、输出电容器和负载彼此非常靠近时，也就是将器件和负载之间的距离和增加的电感保持在尽量小的值时，可以实现出色的输出电压调节。

如果无法实现这种放置，则必须将总电容的大部分放置于负载处，只将两个电容器放置在 TPSM8287Bxx 器件处。TI 建议位于负载处的电容等于位于器件处的电容的。

如果应用中没有恶劣的负载瞬态，则可以使用较小的输出电容值。不要使用低于建议运行条件 中最小值的输出电容。

转换器的瞬态响应由以下两个标准之一定义：

流经电感器的电流的压摆率，在这种情况下，转换器的反馈环路饱和。
环路带宽，其中转换器保持在稳定状态并且环路不饱和 (BW_τ < f_SW/4)。

上述哪个标准适用于任何给定的应用取决于运行条件和所使用的元件值。计算这两种情况的输出电容，并选择两个值中较大的一个。

如果转换器保持在稳压状态，则所需的最小输出电容由以下公式给出：

方程式 17.

C_{O U T (m i n) (r e g)} = (\frac{τ \times g_{m} \times R_{Comp 1}}{2 \times π \times \frac{L}{Nɸ} \times {BW}_{τ}}) (1 + \sqrt{{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 1.5 \times 10^{- 3} \times 301}{2 \times π \times \frac{50 \times 10^{- 9}}{1} \times 200 \times 10^{3}}) (1 + \sqrt{{20 %}^{2} + {10 %}^{2}}) = 110 μ F

如果转换器环路饱和，则最小输出电容由以下公式给出：

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 Nɸ} - \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}{25 \times 10^{- 3}} (\frac{50 \times 10^{- 9} \times 6 . 6^{2}}{2 \times 0.6 \times 1} - \frac{3.0 \times 1 \times 10^{- 6}}{2}) (1 + 20 %) = 15 μ F

在本例中，选择 C_{OUT(min)(reg)} = 110µF，即两个输出电容值中的较大者。

表 9-3 列出了选择的输出电容器。将 2 × 22µF 电容器靠近 IC 放置，每个可提供约 15µF 的最小有效电容。2 × 10µF、2 × 22µF 和 1 × 47µF 电容器组合放置在负载附近，为负载瞬态和低输出电压纹波提供低阻抗。这些电容器产生大约 99µF 的有效电容。具有模块内部集成的电容器的器件型号会提供额外 14µF 有效电容。这些有效电容总计 113µF，非常接近前文计算得出的所需最小值。对于进一步的计算，使用 C_{OUT_eff} = 113µF。

方程式 46 检查是否大多数输出电容都放置在负载处。如果比率小于 1，请增加负载处的电容，或将器件、输出电容和负载彼此相邻地放置，以便输出电容之间没有隔离。

方程式 21.

\frac{C_{LOAD_eff}}{C_{Converter_eff} + C_{Integrated_eff}} > 1

方程式 22.

\frac{69 \times 10^{- 6}}{2 \times 15 \times 10^{- 6} + 14 \times 10^{- 6}} > 1

= True

方程式 23 根据有效输出电容值计算输出电压纹波。

方程式 23.

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

方程式 24.

V_{O U T (p - p)} = \frac{7.2}{8 \times 113 \times 10^{- 6} \times 1.5 \times 10^{6}} = 5.3 m V

由于输出电容器中的 ESR 和 ESL 以及应用板寄生效应，应用中的纹波可能略高。