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ZHCSTB8 December 2024 TPS546B26

PRODUCTION DATA

封裝選項(xiàng)

6.3.1 D-CAP4 控制

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)、紋波注入或電壓補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。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)行狀態(tài)，從而允許使用超低 ESR 聚合物和多層陶瓷電容器 (MLCC)。

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)。與早期的 D-CAP2 和 D-CAP3 架構(gòu)不同，D-CAP4 在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期使用固定的斜坡幅度和正向 GAIN 路徑來(lái)改善瞬態(tài)響應(yīng)和脈沖頻率抖動(dòng)，而誤差積分器提供高直流設(shè)定點(diǎn)精度。

每個(gè)開(kāi)關(guān)周期的斜坡幅度

方程式 1.

\frac{V_{r a m p} \times N_{p h a s e}}{G A I N} \times (1 - \frac{V_{o u t}}{V_{i n}})

由于引腳可編程斜坡和 GAIN 選項(xiàng)數(shù)量有限，并且控制環(huán)路性能依賴(lài)于輸出電感，因此 TI 建議在使用引腳編程補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)中，應(yīng)在選擇電感時(shí)考慮可用的環(huán)路選項(xiàng)，以及在選擇電容器時(shí)補(bǔ)償選項(xiàng)支持的最小和最大電容。

當(dāng)使用通過(guò) (D4h) COMP 編程的 PMBus 補(bǔ)償時(shí)，可用斜坡電壓和 GAIN 選項(xiàng)的范圍和分辨率通常足夠?qū)?，以便設(shè)計(jì)可以遵循更傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程。在該流程中，根據(jù)開(kāi)關(guān)頻率和紋波電流選擇電感器，然后選擇電容器以滿(mǎn)足紋波和瞬態(tài)要求，最后選擇斜坡和 GAIN 以確保電感器和電容器的穩(wěn)定性。但是，許多設(shè)計(jì)人員可以按照第一個(gè)補(bǔ)償設(shè)計(jì)流程來(lái)更輕松地縮小電感器的選擇范圍，然后在選擇電感器后選擇更優(yōu)化的斜坡/GAIN 選項(xiàng)。

補(bǔ)償?shù)谝粋€(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程

評(píng)估最大電感器值，該值可與每個(gè)補(bǔ)償選項(xiàng)一起使用，同時(shí)仍滿(mǎn)足應(yīng)用瞬態(tài)要求。要執(zhí)行此操作，請(qǐng)計(jì)算滿(mǎn)足應(yīng)用瞬態(tài)要求所需的最大動(dòng)態(tài)輸出阻抗。

方程式 2.

Z_{o u t (d y n a m i c)} < \frac{V_{O U T (t r a n s i e n t)}}{I_{O U T (t r a n s i e n t)}}

對(duì)于六個(gè)引腳可編程 V_ramp / GAIN 選項(xiàng)中的每一個(gè)，計(jì)算可與該斜坡一起使用以實(shí)現(xiàn)所需輸出阻抗的最大電感

方程式 3.

L_{(m a x)} = Z_{o u t (d y n a m i c)} \times \frac{V_{s e n s e} \times G A I N}{F s w \times V_{r a m p}}

使用最大電感值，針對(duì)每個(gè)可用的 V_ramp / GAIN 補(bǔ)償選項(xiàng)估算峰峰值電感器紋波電流，并選擇一個(gè)紋波電流峰峰值介于預(yù)期滿(mǎn)負(fù)載電流的 10% 至 40% 之間的電感器。

方程式 4.

I_{L (p k - p k)} = (V_{I N} - V_{O U T}) \times (\frac{V_{O U T}}{V_{I N} \times L \times F s w})

選擇接近最大電感且滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)阻抗要求的電感器，可大大減少過(guò)度設(shè)計(jì)并減少保持穩(wěn)定性所需的最小電容量，而選擇更小的電感器可減少滿(mǎn)足大信號(hào)過(guò)沖要求所需的電容量，特別是在低輸入電壓時(shí)。

選擇了電感器后，通過(guò)排列最大電感公式，計(jì)算閉環(huán)中波段動(dòng)態(tài)輸出阻抗

方程式 5.

Z_{o u t (d y n a m i c)} = \frac{L_{(m a x)} \times V_{r a m p} \times F s w}{V_{s e n s e} \times G A I N}

注：使用內(nèi)部反饋分壓器時(shí)，V_sense 是 VOSNS 引腳上的輸出電壓。使用外部反饋分壓器時(shí)，V_sense 是 VSEL/FB 引腳上的基準(zhǔn)電壓。

估算線性瞬態(tài)性能

方程式 6.

V_{O U T (T r a n s i e n t)} = Z_{O U T (D y n a m i c)} \times I_{O U T (T r a n s i e n t)}

實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性的最小電容為

方程式 7.

C_{O U T (m i n)} = \frac{2}{π \times Z_{O U T (D y n a m i c)} \times F s w}

滿(mǎn)足大信號(hào)過(guò)沖的最小電容為

方程式 8.

C_{O U T (m i n)} = \frac{{I_{O U T (T r a n s i e n t)}}^{2} \times L}{V_{O U T} \times V_{O U T (T r a n s i e n t)}}

建議的最大電容使 L-C 諧振頻率不小于 ? 積分器零點(diǎn)頻率，可通過(guò)以下公式估算：

方程式 9.

F_{R e s} > \frac{1}{2} \times \frac{1}{2 \times π \times I N T_T I M E \times G A I N}

封裝選項(xiàng)

機(jī)械數(shù)據(jù) (封裝 | 引腳)

散熱焊盤(pán)機(jī)械數(shù)據(jù) (封裝 | 引腳)

訂購(gòu)信息

6.3.1 D-CAP4 控制