ZHCSF92B November   2015  – December 2024 LMR14020-Q1

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 引脚配置和功能
  6. 5 规格
    1. 5.1 绝对最大额定值
    2. 5.2 ESD 等级
    3. 5.3 建议运行条件
    4. 5.4 热性能信息
    5. 5.5 电气特性
    6. 5.6 开关特性
    7. 5.7 典型特性
  7. 6 详细说明
    1. 6.1 概述
    2. 6.2 功能方框图
    3. 6.3 特性说明
      1. 6.3.1  固定频率峰值电流模式控制
      2. 6.3.2  斜率补偿
      3. 6.3.3  睡眠模式
      4. 6.3.4  低压降操作和自举电压 (BOOT)
      5. 6.3.5  可调节输出电压
      6. 6.3.6  使能和可调欠压锁定
      7. 6.3.7  外部软启动
      8. 6.3.8  开关频率和同步 (RT/SYNC)
      9. 6.3.9  电源正常 (PGOOD)
      10. 6.3.10 过流和短路保护
      11. 6.3.11 过压保护
      12. 6.3.12 热关断
    4. 6.4 器件功能模式
      1. 6.4.1 关断模式
      2. 6.4.2 工作模式
      3. 6.4.3 CCM 模式
      4. 6.4.4 轻负载运行
  8. 7 应用和实施
    1. 7.1 应用信息
    2. 7.2 典型应用
      1. 7.2.1 设计要求
      2. 7.2.2 详细设计过程
        1. 7.2.2.1 输出电压设定点
        2. 7.2.2.2 开关频率
        3. 7.2.2.3 输出电感器选型
        4. 7.2.2.4 输出电容器选型
        5. 7.2.2.5 肖特基二极管选型
        6. 7.2.2.6 输入电容器选型
        7. 7.2.2.7 自举电容器选型
        8. 7.2.2.8 软启动电容器选型
      3. 7.2.3 应用曲线
    3. 7.3 电源相关建议
    4. 7.4 布局
      1. 7.4.1 布局指南
      2. 7.4.2 布局示例
  9. 8 器件和文档支持
    1. 8.1 器件支持
      1. 8.1.1 第三方产品免责声明
    2. 8.2 文档支持
      1. 8.2.1 相关文档
      2. 8.2.2 相关产品
    3. 8.3 接收文档更新通知
    4. 8.4 支持资源
    5. 8.5 商标
    6. 8.6 静电放电警告
    7. 8.7 术语表
  10. 9 修订历史记录
  11. 10机械、封装和可订购信息

7.2.2.4 输出电容器选型

必须谨慎选择输出电容器 COUT，因为它直接影响稳态输出电压纹波、环路稳定性以及负载电流瞬态期间的电压过冲/下冲。

输出纹波基本上由两部分组成。一部分由电感电流纹波经过输出电容的等效串联电阻 (ESR) 造成：

方程式 11. LMR14020-Q1

另一部分是由电感电流纹波对输出电容充放电造成的：

方程式 12. LMR14020-Q1

电压纹波中的两个分量不是同相的，因此实际峰-峰值纹波小于两个峰值之和。

输出电容通常受到瞬态性能参数的限制，特别是系统要求在快速变化的大电流阶跃下保持电压稳定。当负载快速大幅增加时，输出电容器可在电感器电流上升到适当的水平之前为其提供需要的电荷。稳压器控制环路通常需要三个或更多的时钟周期，以便对输出电压的下降进行响应。输出电容必须足够大，才能提供三个时钟周期的电流差，从而将输出电压保持在指定范围内。方程式 13 展示了指定输出下冲所需的最小输出电容。当负载突然大幅下降时，输出电容器会吸收存储在电感器中的能量。环流二极管无法灌入电流，因此存储在电感器中的能量会导致输出电压过冲。方程式 14 计算了将电压过冲保持在一个特定的范围所需要的最小电容值。

方程式 13. LMR14020-Q1
方程式 14. LMR14020-Q1

其中

  • KIND = 电感纹波电流的纹波系数 (ΔiL / IOUT)
  • IOL = 负载瞬态过程中的低电平输出电流
  • IOH = 负载瞬态过程中的高电平输出电流
  • VUS = 目标输出电压下冲
  • VOS = 目标输出电压过冲

此设计示例中，目标输出纹波是 50mV。假设 ΔVOUT_ESR = ΔVOUT_C = 50mV，并选择 KIND = 0.4。通过方程式 11 可得出 ESR 不大于 62.5mΩ，通过方程式 12 可得出 COUT 不小于 2μF。为达到此设计的目标过冲/下冲范围，VUS = VOS = 5% × VOUT = 250mV。可分别通过 方程式 13 和 方程式 14 计算出 COUT 不小于 21.6μF 和 8.5μF。出于稳定性考虑，至少需要一个 47μF 输出电容器。综上所述，输出电容的最严格标准是 47μF。可使用一个具有 5mΩ ESR 的 47μF、16V、X7R 陶瓷电容。