ZHCSNL6 March 2022 LM5143
PRODUCTION DATA
- 1 特性
- 2 應(yīng)用
- 3 說明
- 4 修訂歷史記錄
- 5 說明（續(xù)）
- 6 器件比較表
- 7 引腳配置和功能
- 8 規(guī)格
-
9 詳細(xì)說明
- 9.1 概述
- 9.2 功能方框圖
- 9.3
特性說明
- 9.3.1 輸入電壓范圍 (VIN)
- 9.3.2 高壓偏置電源穩(wěn)壓器（VCC、VCCX、VDDA）
- 9.3.3 使能（EN1、EN2）
- 9.3.4 電源正常監(jiān)視器（PG1、PG2）
- 9.3.5 開關(guān)頻率 (RT)
- 9.3.6 時(shí)鐘同步 (DEMB)
- 9.3.7 同步輸出 (SYNCOUT)
- 9.3.8 擴(kuò)頻調(diào)頻 (DITH)
- 9.3.9 可配置軟啟動(dòng)（SS1、SS2）
- 9.3.10 輸出電壓設(shè)定點(diǎn)（FB1、FB2）
- 9.3.11 最短可控導(dǎo)通時(shí)間
- 9.3.12 誤差放大器和 PWM 比較器（FB1、FB2、COMP1、COMP2）
- 9.3.13 斜率補(bǔ)償
- 9.3.14 電感器電流感測(cè)（CS1、VOUT1、CS2、VOUT2）
- 9.3.15 斷續(xù)模式電流限制 (RES)
- 9.3.16 高側(cè)和低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器（HO1/2、LO1/2、HOL1/2、LOL1/2）
- 9.3.17 輸出配置 (MODE, FB2)
- 9.4 器件功能模式
- 10應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)
- 11電源相關(guān)建議
- 12布局
- 13器件和文檔支持
- 14機(jī)械、封裝和可訂購(gòu)信息
封裝選項(xiàng)
機(jī)械數(shù)據(jù) (封裝 | 引腳)
- RHA|40
散熱焊盤機(jī)械數(shù)據(jù) (封裝 | 引腳)
- RHA|40
訂購(gòu)信息
10.1.1.2 輸出電容器
通常，穩(wěn)壓器的輸出電容器能量?jī)?chǔ)存與控制環(huán)路響應(yīng)相結(jié)合，用于在動(dòng)態(tài)（瞬態(tài)）容差規(guī)格內(nèi)維持輸出電壓的完整性。在電源管理應(yīng)用中限制輸出電容器的常用邊界由有限可用 PCB 面積、元件尺寸和厚度以及成本驅(qū)動(dòng)。隨著負(fù)載階躍幅度和壓擺率增加，電容器寄生效應(yīng)（等效串聯(lián)電阻 (ESR) 和等效串聯(lián)電感 (ESL)）優(yōu)先于對(duì)穩(wěn)壓器的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)進(jìn)行整形。
輸出電容器 COUT 會(huì)對(duì)電感器紋波電流進(jìn)行濾波，并提供一個(gè)電荷庫來應(yīng)對(duì)階躍負(fù)載瞬態(tài)事件。通常，陶瓷電容器提供極低的 ESR 來減少輸出電壓紋波和噪聲尖峰，而鉭電容器和電解電容器以相對(duì)緊湊的外形提供大容量電容來應(yīng)對(duì)瞬態(tài)負(fù)載事件。
根據(jù) ΔVOUT 所表示的峰-峰值輸出電壓紋波靜態(tài)規(guī)格，選擇一個(gè)大于Equation17 中所示值的輸出電容。
圖 10-1 從概念上展示了負(fù)載升壓和負(fù)載降壓轉(zhuǎn)換期間的相關(guān)電流波形。如圖所示，當(dāng)電感電流增加以與負(fù)載瞬態(tài)后的新負(fù)載電流電平保持一致時(shí)，電感電流的大信號(hào)壓擺率會(huì)受到限制。此壓擺率限制加劇了輸出電容器中的電荷不足，該不足必須在負(fù)載升壓瞬態(tài)期間及之后盡快進(jìn)行補(bǔ)充。同樣，在負(fù)載降壓瞬態(tài)期間以及之后，電感電流的壓擺率限制會(huì)使輸出電容器中的電荷過剩加劇，而這些過剩的電荷必須盡快消耗掉。
在 12V 輸入到低輸出電壓（例如 3.3V）的典型穩(wěn)壓器應(yīng)用中，負(fù)載關(guān)斷瞬變表示最差情況下的輸出電壓瞬態(tài)偏差。在該轉(zhuǎn)換率應(yīng)用中，穩(wěn)態(tài)占空比約為 28%，而占空比折疊至零時(shí)的大信號(hào)電感電流壓擺率約為 –VOUT/L。與負(fù)載導(dǎo)通瞬態(tài)相比，電感器電流需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能轉(zhuǎn)換至所需的電平。輸出電容器中的過剩電荷會(huì)導(dǎo)致輸出電壓明顯過沖。實(shí)際上，若要盡快消耗輸出電容器上的過剩電荷，電感器電流必須在負(fù)載階躍后降至標(biāo)稱電平以下。在這種情況下，可以方便地采用大輸出電容來吸收過剩電荷并最大限度地減少電壓過沖。
為了滿足此類負(fù)載關(guān)斷瞬態(tài)期間的動(dòng)態(tài)輸出電壓過沖瞬態(tài)規(guī)格（用 ΔVOVERSHOOT 表示，其中輸出電流的階躍降低由 ΔIOUT 提供），輸出電容必須大于以下值：
制造商數(shù)據(jù)表中作為規(guī)格以顯式方式或者在阻抗與頻率關(guān)系曲線中以隱式方式提供了電容器的 ESR。根據(jù)類型、尺寸和結(jié)構(gòu)，電解電容器具有很大的 ESR（5mΩ 及以上）以及相對(duì)較大的 ESL（5nH 至 20nH）。PCB 跡線也會(huì)產(chǎn)生一些寄生電阻和電感。另一方面，陶瓷輸出電容器在開關(guān)頻率條件下具有低 ESR 和 ESL 貢獻(xiàn)度，容性阻抗分量處于主導(dǎo)地位。不過，根據(jù)陶瓷電容器的封裝和電壓額定值，有效電容可能會(huì)在施加直流電壓時(shí)顯著下降，具體取決于施加的直流電壓和工作溫度。
通過忽略Equation17 中的 ESR 項(xiàng)，可以快速估算出滿足輸出紋波規(guī)格所需的最小陶瓷電容。對(duì)于 5V 輸出，常見選擇是使用兩到四個(gè) 1206 或 1210 尺寸的 47μF、10V、X7R 電容器。使用Equation18 來確定是否需要額外的電容才能滿足負(fù)載關(guān)斷瞬態(tài)過沖規(guī)格。
將陶瓷電容器和電解電容器組合在一起的實(shí)現(xiàn)方案著重解釋了為什么要并聯(lián)使用化學(xué)特性不同但性能互補(bǔ)的電容器。每個(gè)電容器的頻率響應(yīng)都是增值性的，每個(gè)電容器都在該頻率范圍的一部分中提供所需的性能。陶瓷電容器具有低 ESR 和 ESL，因此可以提供出色的中頻和高頻去耦特性，從而最大限度地減少開關(guān)頻率輸出紋波，而電解電容器具有大容量電容，因此可以提供低頻儲(chǔ)能來應(yīng)對(duì)負(fù)載瞬變需求。