ZHCAA82B April 2017 – April 2021 CSD95490Q5MC , TPS40140 , TPS40322 , TPS40422 , TPS40425 , TPS40428 , TPS51631 , TPS53622 , TPS53631 , TPS53632 , TPS53641 , TPS53647 , TPS53659 , TPS53661 , TPS53667 , TPS53679 , TPS53681
通常,将多层陶瓷电容器 (MLCC) 和铝或聚合物电解大容量电容器结合在一起,以满足输入电容器的要求。MLCC 的大小可处理稳态条件下的 RMS 电流和直流纹波,而大容量电容用于提供电荷,并在负载瞬态期间将 VIN 保持在公差范围内。
Equation1若要计算 MLCC 的数量,只需将根据 计算出的 RMS 电流值乘以最大电流,然后除以单个 MLCC 的 RMS 额定电流,再四舍五入到最接近的整数即可。电容器额定电流可从制造商网站获得。此应用的 RMS 输入电流为 19.9Arms。22µF、X5R、1210、16V 电容器的额定值约为 RMS 5A,纹波电流为 600kHz,温度上升 20°C。在这些情况下,总共需要四个电容器来承载电流。
Equation4 可计算使输入电压纹波保持在其限制范围内所需的每相陶瓷电容量。为了更好地估计所需电容,可用占空比除以最大相电流时的目标效率 η,得到调整后的占空比项 DADJ。
其中
假设保守效率为 85%,η=0.85,在 40A 时,至少需要 22µF 的电容才能使 VIN 保持在公差范围内。最初,您可能会认为每个相位只需要一个陶瓷电容器即可满足纹波和 RMS 电流要求,但每个电容器的降额作为直流偏置电压的函数否定了这种假设。图 5-1根据,单个 1210、22µF 电容器在 12V 偏置时降额至约 15µF。考虑到这一点,每相需要两个 22µF 电容器来满足输入纹波要求。使用同一供应商提供的相同电容器,但采用较小的 1206 封装,22µF 电容器在 12V 时降额至约 5µF,每相需要四个电容器,而不是两个。
选择一个大容量电容器来解耦输入电压与其说是一门科学,不如说是一门艺术。公式可以作为工程师进行设计的起点,但最终性能必须在验证期间在电路板上进行验证。必须在以下两者之间进行权衡:最大限度地减小由大容量电容器引起的 ESR 峰值,同时保持足够高的电阻以抑制瞬态期间陶瓷电容器振铃引起的任何振荡。
对于这种设计,使用《如何选择降压转换器的输入电容器》技术简介 中概述的过程,假设 12V 总线调节器的带宽为 10kHz,则获得大容量电容的初始值。完成此过程后,550µF 应为最小电容,ESR 小于 27mΩ。两个 330µF、16V、20mΩ 铝聚合物电容器用于在 VIN 上实现大型去耦。
此外,在每个相位上放置一个 0.33µF 的 0603 陶瓷电容器,帮助抑制相位节点上的振铃,并在测试表明有需要时减少对缓冲电路的需求。