ZHCSSS3A March   2025  – September 2025 TPS7H5020-SEP , TPS7H5020-SP

PRODMIX  

  1.   1
  2. 特性
  3. 应用
  4. 说明
  5. 器件比较表
  6. 引脚配置和功能
  7. 规格
    1. 6.1 绝对最大额定值
    2. 6.2 ESD 等级
    3. 6.3 建议运行条件
    4. 6.4 热性能信息
    5. 6.5 电气特性
    6. 6.6 质量合格检验
    7. 6.7 典型特性
  8. 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1  输入电压 (VIN) 和 VLDO
      2. 7.3.2  驱动器输入电压 (PVIN)
      3. 7.3.3  启动
      4. 7.3.4  使能和欠压锁定 (UVLO)
      5. 7.3.5  电压基准
      6. 7.3.6  误差放大器
      7. 7.3.7  输出电压编程
      8. 7.3.8  软启动 (SS)
      9. 7.3.9  开关频率和外部同步
        1. 7.3.9.1 内部振荡器模式
        2. 7.3.9.2 外部同步模式
          1. 7.3.9.2.1 TPS7H5021 的外部同步
      10. 7.3.10 占空比限制
      11. 7.3.11 最小导通时间和关断时间
      12. 7.3.12 脉冲跳跃
      13. 7.3.13 前沿消隐时间
      14. 7.3.14 电流传感和 PWM 生成 (CS_ILIM)
      15. 7.3.15 栅极驱动器输出
      16. 7.3.16 未上电的电压钳位
      17. 7.3.17 拉电流驱动器回路 (OUTH_REF)
      18. 7.3.18 斜率补偿 (RSC)
      19. 7.3.19 频率补偿
      20. 7.3.20 热关断
    4. 7.4 器件功能模式
  9. 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 设计要求
      2. 8.2.2 详细设计过程
        1. 8.2.2.1  开关频率
        2. 8.2.2.2  输出电压编程电阻器选型
        3. 8.2.2.3  驱动器 PVIN 配置
        4. 8.2.2.4  软启动电容器选型
        5. 8.2.2.5  变压器设计
        6. 8.2.2.6  初级电源开关选型
        7. 8.2.2.7  输出二极管选型
        8. 8.2.2.8  RCD 钳位
        9. 8.2.2.9  输出电容选型
        10. 8.2.2.10 电流感应电阻器
        11. 8.2.2.11 频率补偿元件选型
      3. 8.2.3 应用曲线
      4. 8.2.4 升压转换器
      5. 8.2.5 通过 ISOS510 实现反馈隔离
    3. 8.3 电源相关建议
    4. 8.4 布局
      1. 8.4.1 布局指南
      2. 8.4.2 布局示例
  10. 器件和文档支持
    1. 9.1 文档支持
      1. 9.1.1 相关文档
    2. 9.2 接收文档更新通知
    3. 9.3 支持资源
    4. 9.4 商标
    5. 9.5 静电放电警告
    6. 9.6 术语表
  11. 10修订历史记录
  12. 11机械、封装和可订购信息

频率补偿

由于 TPS7H502x 使用跨导误差放大器 (OTA),因此可以应用 2A 型或 2B 型频率补偿。两种补偿方案之间的主要区别在于,2A 型有一个与 RCOMP 和 CCOMP 并联的附加电容器 CHF,用于提供高频噪声衰减。这些元件连接在控制器的 COMP 引脚(OTA 输出)和 AGND 之间。

TPS7H5020-SEP TPS7H5020-SP TPS7H5021-SEP TPS7H5021-SP TPS7H502x 频率补偿选项图 7-11 TPS7H502x 频率补偿选项

对于 TPS7H502x 支持的拓扑,可使用以下过程和公式来选择补偿元件。除非另有说明,否则公式中的所有参数均为标准单位(即 H 表示电感,F 表示电容,Hz 表示频率,等等)。

  1. 选择转换器所需的交叉频率 (fc)。请注意,对于升压转换器和反激式转换器,存在一个右半平面 (RHP) 零点,这会限制转换器的目标交叉频率。对于这些拓扑,交叉频率建议介于 RHP 零点频率的四分之一至十分之一之间。对于正激式转换器,交叉频率建议不超过开关频率的十分之一。
  2. 计算功率级的跨导 GM
    • 对于正激式转换器:
      方程式 20. G M = N P S A C S × R C S
    • 对于反激式转换器:
      方程式 21. G M = ( 1 - D M A X ) × N P S A C S × R C S
    • 对于升压转换器:
      方程式 22. G M = ( 1 - D M A X ) A C S × R C S

    其中:

    • NPS 为变压器的初级与次级匝数比
    • ACS 是与电流传感级相关的增益。
    • RCS 是电流感应电阻器的电阻值(单位为 Ω)
    • DMAX 是应用的最大占空比。

  3. 计算误差放大器网络的增益 AVM,以实现目标交叉频率:
    方程式 23. A V M = 2 π × f C × C O U T G M

    其中:

    • fC 是目标交叉频率
    • COUT 是转换器输出电容
    • GM 是功率级跨导

  4. 根据所需的增益 AVM、误差放大器跨导 gmea 和反馈电阻值,计算 RCOMP
    方程式 24. R C O M P = A V M g m e a × K F B
    其中:
    方程式 25. K F B = R B O T T O M R B O T T O M + R T O P
  5. 误差放大器网络的零点建议设置为约等于目标交叉频率的十分之一:
    方程式 26. f Z E A = 1 2 π × R C O M P × C C O M P = f C 10
    因此:
    方程式 27. C C O M P = 1 2 π × 0.1 × f C × R C O M P
  6. 设置补偿器的高频率极点。对于正激式转换器,可以将其设置为等于转换器的 ESR 零点的频率。对于升压和反激式转换器,可以将其设置为 ESR 零点和 RHP 零点中的较低者。
    方程式 28. f H F = 1 2 π × R C O M P × C H F = f Z _ E S R   o r   f R H P Z
    因此:
    方程式 29. C H F = 1 2 π × f Z _ E S R × R C O M P  
    或者:
    方程式 30. C H F = 1 2 π × f R H P Z × R C O M P

请注意,此处概述的过程旨在作为元件选型的起点。频率补偿通常是一个反复迭代的过程,通常需要通过对转换器进行硬件测试才能获得理想值。