ZHCP240A May   2024  – April 2026 TPS53689T

 

  1.   1
  2.   摘要
  3. 1 简介
  4. 2 转换器瞬态响应
  5. 3 磁性元件
  6. 4 TLVR 拓扑工作原理
    1. 4.1 稳态运行情况
    2. 4.2 负载升压瞬态
    3. 4.3 负载降压瞬态
    4. 4.4 LC 电感器选择
    5. 4.5 稳态纹波
  7. 5 功率损耗和效率
  8. 6 相位乘法
  9. 7 PCB 布局
  10. 8 TLVR 优化型器件
  11. 9 示例并排设计
  12. 10总结
  13. 11其他资源

LC 电感器选择

与典型直流/直流设计中的其他电感器相比,LC 有一些独特的要求。确定 LC 的电感值时需要在电流纹波和瞬态响应优势之间进行权衡。通常,可以从 LC = L M 开始,作为一种平衡的权衡方案。在分立式设计中,常见的电感值在 LM 的 0.8 至 1.5 倍之间。在电源模块等高度集成的设计中,较低的电感值可能更为常见。

在稳态下,LC 不承载直流电流,仅具有很小的交流电流纹波,这是因为它以高频率(在没有脉冲重叠的情况下,至少为 NTOTAL × fSW)进行开关。其电流纹波在稳态下的 RMS 电流中占主导地位,如方程式 21 中所述。可以考虑使用低磁芯损耗材料,如铁氧体磁芯,因为其具有高 fSW。另一个可以进一步改善瞬态响应的选项是使用软饱和磁芯。

方程式 21. I r m s ( L c ) ≈ Δ I L c 12

但是,在瞬态事件期间,LC 仍可以继续积累大量电流,如方程式 22 所示,其中 tRESP 是控制器的响应时间,如图 15 和图 16 中突出显示的那样。因此,应该选择具有高饱和电流的 LC,类似于每个相位中使用的耦合电感器。

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

在积累大量电流后,LC 电流会自然衰减到零,并具有相对较高的时间常数 τLC,如方程式 23 中所述,这个时间常数由 LC 和 LC 环路中的电阻共同决定。在高频重复瞬态期间,由于负载的上下变化会使 ILC 产生不同方向的波动,因此 ILC 可能会不完全稳定,但不会出现饱和。图 17 和图 18 显示了该行为的仿真:

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
 低频瞬态事件。
fSW < 1kHz
图 17 低频瞬态事件。
 高频瞬态事件。
fSW = 65kHz
图 18 高频瞬态事件。

在负载阶跃响应期间,LC 上的电压 ΔVLC 可能会超过输入电压 VIN。假设控制器根据负载阶跃启用 NON 个相位,则可以通过方程式 24 计算 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

爬电通常不是问题,因为高电压不会持续很长时间。但是,在某些情况下,为了确保应用安全和元件可靠性,了解 LC 上的高瞬态电压可能很重要。