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降压转换器使用陶瓷输出电容器
文章来源:永阜康科技 更新时间:2023/7/28 9:26:00

许多降压 DC/DC 转换器 IC 都采用电压模式控制算法。因此,为了在连续导通模式下稳定工作,应用电路的输出电容器通常采用高 ESR 钽电容器,原因有两个。ESR 产生的输出纹波部分提供了周期间稳定性所需的电流模式信号。在频域中,该电容器还提供了一个零值,可以抵消降压转换器二阶 LC 滤波器中的极点,从而通过将纹波的相移减小到小于 90°,将操作移回稳定区域。

然而,图 1中的电路允许使用廉价的陶瓷输出电容器。为了消除反馈环路中相位滞后的影响,电路通过由 R 1 和 C FF 组成的一阶 RC 滤波器( 而不是输出)从 L X引脚获取反馈。将 C FF的尾部连接 到输出节点而不是像普通滤波器那样接地,可提供快速的“前馈”负载瞬态响应。

与标准应用电路相比,陶瓷电容器电路具有多种优点。首先,陶瓷电容器比钽电容器更可靠。其次,陶瓷电容器比钽电容器更容易获得。第三,陶瓷电容器产生的输出纹波小于 5 mV pp,而输出纹波则大于 20 mV pp(图 2)。对于该电路,负载瞬态过冲也较低:小于 50 mV 峰峰值,而高于 100 mV 峰峰值。

IC 1 是一款具有内部同步整流器的降压 DC/DC 转换器,可在 250 mA 的输入范围内从 2.7 至 5.5V 的输入范围内提供固定的 1.8 或 1.5V 输出,其输出引脚需要 20 mV pp 或更高电压才能在负载下稳定运行。为了满足这个要求,计算 R 1的值 :


根据MAX1734的数据手册,V OUT 为1.5或1.8V,L 1 为10 ?H,T MIN 为0.4 ?sec,I LOADMAX 为250 mA,I OUTSENSE 为4 A。结果是,当V OUT =1.8V时,R 1 =4.3kW ;当V OUT =1.5V时 ,R 1 =5.2kW 。因此,您可以将 R 舍入1 至 5 kW。

接下来计算前馈电容器值:

如果R 1 =5 kW且V OUT =1.5V,则C FF   12nF。选择 C ??FF = 10 nF。选择较小的值会导致过度的负载瞬态超调,选择较大的值会导致负载条件下不稳定。为了优化负载瞬态,电感串联电阻应如下:

请注意,该表达式是典型的而非的电感器电阻。在这种情况下,R L的值 应约为 200 mW,这允许您使用小型电感器,并在负载时导致大约仅 3% 的效率下降,而在较轻负载时则更小。由于电感器时间常数 L 1 /R L 与反馈时间常数 R 1 ?C FF匹配 ,因此短期负载瞬态响应等于直流负载调节(图 2)。如果 R L 小于 200 mW,峰峰值负载瞬态电压会增加,但直流负载调节率会降低。

选择足够大的 C OUT 以保证稳定性:

其中,当 MAX1734 采用 10 ?H 电感时,DI L约为 100 mA。在这种情况下,C OUT 应大于 4 ?F。



 
 
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