ZHCP240A May   2024  – April 2026 TPS53689T

 

  1.   1
  2.   摘要
  3. 简介
  4. 转换器瞬态响应
  5. 磁性元件
  6. 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. 功率损耗和效率
  8. 相位乘法
  9. PCB 布局
  10. TLVR 优化型器件
  11. 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。