NESP015A May   2024  – April 2026 TPS53689T

 

  1.   1
  2.   摘要
  3. 1 簡介
  4. 2 轉換器暫態響應
  5. 3 磁層
  6. 4 TLVR 拓撲結構運作原理
    1. 4.1 穩定狀態操作
    2. 4.2 負載暫態升壓
    3. 4.3 負載暫態降壓
    4. 4.4 LC 電感器選擇
    5. 4.5 穩定狀態漣波
  7. 5 功率損耗與效率
  8. 6 相位倍增
  9. 7 PCB 配置
  10. 8 TLVR 最佳化元件
  11. 9 範例並排設計
  12. 10摘要
  13. 11其他資源

4.4 LC 電感器選擇

相較於一般 DC/DC 設計中的其他電感器，LC 有一些獨特的需求。LC 的電感會在電流漣波與暫態響應優點間做取捨。通常會先以 LC = LM 做為權衡取捨。介於 0.8 至 1.5 倍 LM 之間的值，是離散式設計中的常見值。在高度整合的設計中，較低的值可能更為常見，例如電源模組。

在穩定狀態下，LC 沒有 DC 電流 (只有少量 AC 電流漣波)，原因在於其是以高頻率切換 (無脈衝重疊時至少 NTOTAL × fSW)。如 方程式 21 中所述，其電流漣波將 RMS 電流控制在穩定狀態。考量採用低核心損耗材料 (如鐵氧體磁芯)，原因在於 fSW較高。另一個可進一步改善暫態響應的選項可能是軟飽和核心。

方程式 21. I r m s ( L c ) ≈ Δ I L c 12

不過，LC 可在暫態事件期間繼續建置大量電流，如 方程式 22 中所示，其中 tRESP 是控制器的響應時間，如 圖 15 和 圖 16 中所標示。因此，請以高飽和電流調整 LC 大小，類似於各相位中使用的耦合電感器。

方程式 22. I S A T ( L c ) ≫ t R E S P   ×   N O N s t e p   ×   V I N - N T O T A L   ×   V O U T L c

在積累大電流後，LC 電流會自然衰減至零，且會由 LC 和 LC 迴路中的電阻，形成相對較高的時間常數 τLC (如 方程式 23 中所述)。在高頻率重複暫態期間，ILC 可能無法完全安定，但也不會飽和，原因在於負載升高和向下推動 ILC 的方向不同。圖 17 和 圖 18 顯示了此行為的類比結果：

方程式 23. τ L c = L C R D C R , L c + N t o t a l   ×   R D C R , s e c o n d a r y + R r o u t i n g
低頻暫態事件。
fSW < 1 kHz
圖 17 低頻暫態事件。
高頻暫態事件。
fSW = 65kHz
圖 18 高頻暫態事件。

在負載步進響應期間，LC (ΔVLC) 的電壓可超過輸入電壓 VIN。假設控制器在 NON 相位上開啟以回應負載步進，方程式 24 會計算 ΔVLC：

方程式 24. Δ V L C m a x = N O N s t e p   ×   V I N - N T O T A L   ×   V O U T

爬電距離通常不是問題，原因在於高電壓不會持續很長時間。但在某些情況下，為了應用安全和元件可靠性，LC 高暫態電壓可能非常重要。