ZHCSYL8 July 2025 TPS546B25W
PRODUCTION DATA
器件的內(nèi)部補(bǔ)償涵蓋各種應(yīng)用。有些設(shè)置會(huì)自動(dòng)調(diào)整,例如誤差放大器的零點(diǎn)頻率,這通過(guò)頻率選擇進(jìn)行調(diào)整。其他設(shè)置取決于 MSEL2 的引腳配置選擇或通過(guò) PMBus 進(jìn)行設(shè)置。
FB_ZERO_TAU 是誤差放大器零點(diǎn)設(shè)置的設(shè)置:
RAMP 會(huì)設(shè)置內(nèi)部環(huán)路 RAMP 幅度。有關(guān)通過(guò)引腳配置和 PMBus 提供的 RAMP 設(shè)置的完整說(shuō)明,請(qǐng)參閱對(duì) MSEL2 進(jìn)行編程 和 COMP。從 120mV 設(shè)置開(kāi)始。這種選擇必須在抖動(dòng)和瞬態(tài)響應(yīng)之間進(jìn)行權(quán)衡。較大的 RAMP 可以改善抖動(dòng),但會(huì)降低相位裕度,從而需要前饋電容器(通過(guò)上限電壓設(shè)置分壓電阻器)。
使用內(nèi)部分壓器設(shè)置輸出電壓時(shí),使用 GAIN 來(lái)確保反饋環(huán)路具有足夠的環(huán)路增益,以提供穩(wěn)定性和良好的負(fù)載瞬態(tài)性能。根據(jù) VOUT_SCALE_LOOP 參數(shù)設(shè)置選擇 GAIN 設(shè)置。
增益 | VOSL |
---|---|
3 | 0.125 |
10 | 0.25 |
15 | 0.5 |
30 | 1 |
對(duì)于具有外部電壓設(shè)置電阻器的轉(zhuǎn)換器,從上面 C 中的 GAIN 設(shè)置開(kāi)始,然后除以電壓設(shè)置電阻器比率。
該器件使用 D-CAP4 控制來(lái)實(shí)現(xiàn)快速負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng),同時(shí)保持易用性。D-CAP4 控制架構(gòu)包括一個(gè)內(nèi)部紋波生成網(wǎng)絡(luò),支持使用極低 ESR 輸出電容器,例如多層陶瓷電容器 (MLCC) 和低 ESR 聚合物電容器。使用 D-CAP4 控制架構(gòu)時(shí)無(wú)需外部電流檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)或電壓補(bǔ)償器。
內(nèi)部紋波生成網(wǎng)絡(luò)的作用是仿真電感器電流信息的紋波分量,然后將其與電壓反饋信號(hào)相結(jié)合以調(diào)節(jié)環(huán)路運(yùn)行。D-CAP4 控制架構(gòu)降低了 VOUT 上的環(huán)路增益變化,從而通過(guò)一個(gè)斜坡設(shè)置在整個(gè)輸出電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。與其他基于 R-C 的內(nèi)部斜坡生成架構(gòu)類似,內(nèi)部斜坡電路的 R-C 時(shí)間常數(shù)設(shè)置斜坡的零點(diǎn)頻率。環(huán)路增益變化減小還降低了對(duì)前饋電容器的需求,從而優(yōu)化瞬態(tài)響應(yīng)。斜坡幅度隨 VIN 而變化,以更大限度地減小輸入電壓范圍內(nèi)的環(huán)路增益變化(通常稱為輸入電壓前饋)。
該器件利用內(nèi)部電路來(lái)校正由注入的斜坡引起的直流偏移量,并顯著降低由輸出紋波電壓引起的直流偏移量,尤其是在輕負(fù)載電流條件下。對(duì)于任何不支持外部補(bǔ)償?shù)目刂仆負(fù)洌敵鰹V波器的最小值范圍和/或最大值范圍適用。用于典型降壓轉(zhuǎn)換器的輸出濾波器是低通 L-C 電路。此 L-C 濾波器具有雙極點(diǎn)。在低頻率下,整體環(huán)路增益是由輸出設(shè)定點(diǎn)電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)和器件的內(nèi)部增益設(shè)定的。低頻 L-C 雙極點(diǎn)具有 180 度同相壓降。在輸出濾波器頻率下,增益以每十倍頻程 –40dB 的速率滾降,且相位快速下降。內(nèi)部紋波生成網(wǎng)絡(luò)引入了高頻零點(diǎn),可將增益滾降從每十倍頻 –40dB 降低到 –20dB,并在零點(diǎn)頻率以上每十倍頻程將相位增加 90 度。
為輸出濾波器選擇的電感器和電容器必須確保雙極點(diǎn)不高于穩(wěn)定狀態(tài)工作頻率的 1/30。
必須同時(shí)考慮補(bǔ)償和輸出濾波器。選擇非常小的輸出電容會(huì)產(chǎn)生高頻的 L-C 雙極點(diǎn),從而導(dǎo)致整個(gè)環(huán)路增益保持高電平,直至達(dá)到 L-C 雙倍頻率。由于內(nèi)部紋波生成網(wǎng)絡(luò)的零點(diǎn)頻率也相對(duì)較高,因此輸出電容非常小的環(huán)路可能具有過(guò)高的交叉頻率,而這可能導(dǎo)致不穩(wěn)定。
通常,在需要合理(或更?。┹敵鲭娙莸那闆r下,可以使用輸出紋波要求和負(fù)載瞬態(tài)要求來(lái)確定穩(wěn)定運(yùn)行所需的輸出電容。為滿足最大輸出電容建議,在選擇電感值和電容值時(shí),需確保 L-C 雙極點(diǎn)頻率不小于工作頻率的 1/100。以此為起點(diǎn),使用以下標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證電路板上的小信號(hào)響應(yīng):環(huán)路交叉點(diǎn)的相位裕度大于 50 度。只要相位裕度大于 50 度,實(shí)際最大輸出電容便可增大。但是,必須進(jìn)行小信號(hào)測(cè)量(波特圖)來(lái)確認(rèn)設(shè)計(jì)。
如果使用 MLCC,請(qǐng)考慮降額特性來(lái)確定設(shè)計(jì)的最終輸出電容。例如,當(dāng)使用規(guī)格為 10μF、X5R 和 6.3V 的 MLCC 時(shí),直流偏置和交流偏置的降額分別為 80% 和 50%。實(shí)際降額是這兩個(gè)系數(shù)(在本例中為 40% 和 4μF)的乘積。如需了解要在應(yīng)用中使用的電容器的具體特性,請(qǐng)咨詢電容器制造商。
對(duì)于 L-C 雙極點(diǎn)接近工作頻率 1/100 的較大輸出濾波器,可能需要額外的相位提升。與 RFB_HS 并聯(lián)的前饋電容器可以提升相位。請(qǐng)參閱采用前饋電容器優(yōu)化內(nèi)部補(bǔ)償直流/直流轉(zhuǎn)換器的瞬態(tài)響應(yīng) 應(yīng)用報(bào)告以了解詳細(xì)信息。除了提升相位外,前饋電容器通過(guò)交流耦合將更多的 VOUT 節(jié)點(diǎn)信息饋入 FB 節(jié)點(diǎn)。負(fù)載瞬態(tài)事件期間的這種前饋使控制環(huán)路能夠更快地響應(yīng) VOUT 偏差。但是,穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間的這種前饋也會(huì)將更多的 VOUT 紋波和噪聲饋入 FB。FB 上的高紋波和噪聲通常會(huì)導(dǎo)致更多抖動(dòng),甚至雙脈沖行為。在確定最終的前饋電容值時(shí),必須考慮對(duì)相位裕度、負(fù)載瞬態(tài)性能和紋波以及 FB 噪聲的影響。