根据小信号环路分析，使用 D-CAP3 模式控制架构的降压转换器可以简化为如图 6-3 所示。

图 6-3 D-CAP3™ 控制模式

D-CAP3 控制模式架构包括一个内部纹波生成网络，支持使用 ESR 非常低的输出电容器，例如多层陶瓷电容器 (MLCC)。使用 D-CAP3 控制模式架构时无需外部电流检测网络或电压补偿器。内部纹波生成网络的作用是仿真电感器电流信息的纹波分量，然后将其与电压反馈信号相结合以调节环路运行。对于任何不支持外部补偿设计的控制拓扑，控输出滤波器的最小值范围和/或最大值范围适用。与 TPS53515 器件搭配使用的输出滤波器是一个低通 L-C 电路。此 L-C 滤波器具有方程式 2 中所示的双极点。

方程式 2.

在低频率下，整体环路增益是由输出设定点电阻分压器网络和 TPS53515 器件的内部增益设定的。低频 L-C 双极的相位为 180 度。在输出滤波器频率下，增益以每十倍频程 –40dB 的速率滚降，且相位快速下降。内部纹波生成网络引入了高频零点，可将增益滚降从每十倍频 –40dB 降低到 –20dB，并将相位增加到零点频率之上每十倍频程 90°。

为输出滤波器选择的电感器和电容器必须确保 方程式 2 的双极位置足够靠近高频零点，以便由该高频零点提供的相位提升可提供足够的相位裕度来满足稳定性要求。

确定应用要求后，必须设计输出电感，使电感器峰峰值纹波电流大约介于 I_CC(max)（应用中的峰值电流）的 25% 至 35% 之间。在表 6-2 中可以根据所选开关频率找到内部零点频率。通常，在需要合理（或更小）输出电容的情况下，可以使用 方程式 3 来确定稳定运行所需的输出电容。

方程式 3.

如果使用 MLCC，请考虑降额特性来确定设计的最终输出电容。例如，当使用规格为 10µF、X5R 和 6.3V 的 MLCC 时，直流偏置和交流偏置的降额分别为 80% 和 50%。实际降额是这两个系数（在本例中为 40% 和 4µF）的乘积。如需了解要在系统/应用中使用的电容器的具体特性，请咨询电容器制造商。

表 6-3 展示了规格如下的应用设计的建议输出滤波器范围：

• 输入电压 V_IN = 12V
• 开关频率，f_SW = 600kHz
• 输出电流 I_OUT = 8A

最小输出电容通过在 EVM 上进行的微小信号测量，根据以下两个标准进行验证：

• 环路交叉频率小于开关频率 (300kHz) 的一半
• 环路交叉频率下的相位裕度大于 50 度

对于最大输出电容建议，简化程序，采用对此类转换器设计而言高得不切实际的输出电容，然后在 EVM 上使用以下一个标准验证微小信号响应：

• 环路交叉频率下的相位裕度大于 50 度

如相位裕度所示，实际最大输出电容 (C_OUT(max)) 可以继续增加。但是，必须进行小信号测量（波特图）来确认设计。

选择 MODE 引脚配置（如 表 6-4 中所示），为最大输出电容设计和应用选择两倍 R-C 时间常数选项。选择 MODE 引脚配置，为正常（或更小）输出电容设计和应用使用单个 R-C 时间常数选项。

MODE 引脚还可用于选择跳跃模式或 FCCM 模式运行。

对于 2.0V 或以上的高输出电压，在基于固定导通时间拓扑的工作模式中，由于高输出电压（长导通时间 (t_ON)）设置的相位延迟/损耗，可能需要进一步提升相位来确保足够的相位裕度。

与 R_UPPER 并联的前馈电容器对于提升环路交叉频率下的相位裕度非常有效。请参阅 TI 应用手册 SLVA289，以了解详细信息。