ZHCAAM3B July   2018  – August 2021 TPS560430

 

  1.   商标
  2. 1引言
  3. 2峰值电流模式环路建模
    1. 2.1 总控制框图和传递函数推导
    2. 2.2 内部电流环路模型
    3. 2.3 总体环路模型
    4. 2.4 电感器和输出电容器设计限值
    5. 2.5 计算带宽和相位裕度的公式
  4. 3电感器和输出电容器设计
    1. 3.1 电感器设计
    2. 3.2 输出电容器设计
    3. 3.3 仿真和平台验证
  5. 4总结
  6. 5参考文献
  7. 6修订历史记录

输出电容器设计

根据输出纹波和环路响应,设计输出电容器。输出电压纹波由两部分组成:一部分是电感电流纹波流过输出电容器的 ESR 所导致的,见Equation19;另一部分是由电感电流纹波对输出电容器充放电造成的,见Equation20。目标输出纹波为 30mV,因此 ΔVO_ESR < 30mV 且 ΔVO_C < 30mV,进而 RESR < 125mΩ 且 CO > 0.91μF。

Equation19. GUID-7FEE04D5-6C50-4E77-AC0F-0DFDBD106954-low.gif
Equation20. GUID-E74F9200-8E31-4FA0-B116-049EF3B1C953-low.gif

可通过Equation13 计算最大 ESR 值,从而得到合理的交叉频率和足够的相位裕度。若假设目标交叉频率 fc 约为 20kHz,则结果为 RESR ≪ 612mΩ。建议采用 3 倍裕度,结果为 RESR < 204mΩ。

输出电容器值决定内部补偿式 PCM 降压转换器的环路响应,如Equation15Equation16 所示。使用 TPS560430 内部参数,计算公式为Equation21Equation22。目标 fc 约为 20kHz,所以 CO 约为 15μF。考虑到降额,使用 ESR 为 4mΩ 的 22μF、16V 陶瓷电容器。降额后,电容为 13μF:CO = 13μF,RESR = 4mΩ。交叉频率为 fc = 23.4kHz,在 VIN = 12V、IO = 0.6A 时,相位裕度计算值为 64.2°。该公式还表明,当 VIN 和 IO 最小时,相位裕度最差;而在 VIN = 7V、IO = 0.1A 时,计算结果为 59.2°,符合设计规格。

Equation21. GUID-A3017637-E34A-4E4B-B5B3-76A63945F191-low.gif
Equation22. GUID-208ACB42-CDC5-4D84-A4BB-5132607B5CBB-low.gif