ZHCSYP8 July 2025 TPS543021
ADVANCE INFORMATION
選擇輸出電容器的容值時，主要考慮三個因素。輸出電容器將決定調(diào)制器極點、輸出電壓紋波以及穩(wěn)壓器響應(yīng)負(fù)載電流顯著變化的方式。必須按照比上述三項指標(biāo)更為嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)來選擇輸出電容。
第一項標(biāo)準(zhǔn)是穩(wěn)壓器針對顯著變化的負(fù)載電流做出的響應(yīng)。當(dāng)穩(wěn)壓器不能為負(fù)載供電時，輸出電容必須向負(fù)載提供電流。如果穩(wěn)壓器存在所需的保持時間，則會發(fā)生這種情況。在這種情況下，在斷開輸入電源后，輸出電容器必須在指定的時間內(nèi)保持輸出電壓在特定電平以上。如果出現(xiàn)影響負(fù)載電流要求的短時間顯著提升（例如由空載狀態(tài)轉(zhuǎn)換至滿載狀態(tài)），穩(wěn)壓器也將暫時無法提供足夠的輸出電流。穩(wěn)壓器通常需要在不少于四個控制環(huán)路時鐘周期內(nèi)觀察負(fù)載電流和輸出電壓變化，進而通過調(diào)節(jié)占空比進行響應(yīng)。選擇輸出電容值時應(yīng)將以下注意事項納入考量范圍：輸出電容器在控制環(huán)路響應(yīng)負(fù)載變化前需要向負(fù)載額外提供電流。輸出電容必須足夠大，從而填補不少于四個時鐘周期內(nèi)的電流差，同時輸出電壓僅允許下降可容許值。使用以下公式計算所需的最小輸出電容。
其中：
對于本示例，瞬態(tài)負(fù)載響應(yīng)指定為 1.5A 負(fù)載階躍時輸出電壓 VOUT 變化的 5%。因此，ΔIOUT = 1.5A 且 ΔVOUT = 0.25V。使用這些值可得出最小電容為 30μF。該值未將輸出電容器 ESR 納入輸出電壓變化的考量范圍。對于陶瓷電容器，其 ESR 足夠小，在計算過程中可以忽略不計。
方程式 12 計算必須符合輸出電壓紋波規(guī)范所需的最小輸出電容。在本例中，最大輸出電壓紋波為 25mV。在該要求下，根據(jù) 方程式 12 得到的值為 13.13μF。
其中：
根據(jù) 方程式 13 計算最大 ESR 輸出電容，其值必須符合輸出電壓紋波規(guī)格。方程式 13 表明 ESR 必須小于 23.8mΩ。在本例中，陶瓷電容器的 ESR 遠(yuǎn)小于 23.8mΩ。
因老化、溫度及直流偏置而產(chǎn)生的附加電容降額必須納入考量范圍，它們會使輸出電容的最小值增加。在本示例中，使用了三個 10uF 16V、X7R 的陶瓷電容器。如果總有效電容在 5VOUT 偏置下大于 30uF，則還可以使用兩個 22uF 10V、X7R 的陶瓷電容器。電容器一般將紋波電流量限制在其處理電流時不會導(dǎo)致故障或過熱的范圍內(nèi)。必須指定一個支持電感紋波電流的輸出電容。部分電容數(shù)據(jù)表指定了最大紋波電流的 RMS 值。使用 方程式 14 可以計算輸出電容器必須支持的 RMS 紋波電流。