[参考译文] LM3435：可以切换到钽输出电容器吗？

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请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/789517/lm3435-okay-to-switch-to-tantalum-output-capacitor

器件型号：LM3435

我们听从您的建议、为我们的输出电容器尝试了多种不同的低噪声陶瓷电容器。这降低了噪声、但我们仍然可以听到。因此、我们在下面的 C47位置切换到了一个小型钽、问题几乎完全消失了。如果您的耳朵正好在旁边、我们仍然可以很清楚地听到它。

因此、我只需再次检查这是否正常、因为数据表明确建议输出中使用 MLCC。钽电容器是否正常？我们选择的电容为 AVC TLNN476M010 10V/47uF/6000m Ω ESR /100kHz RMS 电流82mA。对于此应用、这似乎有点低。

谢谢你

6 年多前

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2510095 points

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您好 Eric、

从数据表中："输出电容器选择
LM3435配置需要两个输出电容器、一个用于 VOUT 接地、COUT2、另一个用于去耦
LED 电流纹波 COUT1。 LM3435的工作频率足以支持使用
不影响瞬态响应的 MLCC 电容器。 MLCC 的低 ESR 特性允许更高的电压
而不会显著增加输出纹波。 COUT1的建议电容为10μF μ F
COUT2为22μF μ F。同样、建议使用具有 X5R 和 X7R 电介质的高质量 MLCC 电容器。原因
在某些情况下、使用 MLCC 低噪声电容器可能会遇到声学问题
强烈建议用于所有输出电容器。或者、也可以通过降低噪声
并联使用尺寸更小的电容器来实现所需的电容。"

6000m Ω 为6 Ω、这太高、无法在输出端保持低纹波电压。您可以使用 ESR 和 Xc 来计算纹波电压、了解纹波电流和开关频率。我会将陶瓷电容器与任何替换它的电容器进行比较。

此致、

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2510095 points

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谢谢。当然、我已经阅读了数据表。您是指电感器纹波电流吗？

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2510095 points

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我在数据表中没有看到任何针对 Cout2的 ESR 规格或如何计算电容器的纹波电流。

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2510095 points

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您好！

电感器纹波电流将通过两个电容器变为纹波电压。陶瓷电容器具有非常低的 ESR。如果您查看陶瓷电容器数据表、可以看到显示阻抗的图形。 XC = 1/(2*pi*f*C)将在较低频率下占主导地位、我刚才介绍的一个部分是100KHz 下的纯电容和1MHz 下的几乎纯电容。这会使阻抗在100KHz 时低于100m Ω、在1MHz 时低于10m Ω。 6欧姆太高。这意味着如果有2A 的纹波、在100KHz 时纹波将小于200mV、在1MHz 时纹波将小于20mV。在这种情况下、0.1 μ F 陶瓷电容器将在300KHz 以上占主导地位。在6欧姆时、您可以看到它不起作用。

此致、

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2510095 points

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好的、我跟着你。如何计算电感器纹波电流？我尝试通过重新阅读有关电感器选择的部分来解决这个问题、但我没有得到(由于某种原因、数据表中的公式也非常模糊)。

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2510095 points

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您好！

这是整个设计过程的一部分。需要知道输出电流、电压、占空比以及输入电压、电感值和开关频率。这可以通过数据表公式或简单的粗略示例进行计算：

例如、如果最大输出为3V 和1A、输入为5V、假设电感值足够高、足以使纹波保持合理(可以假设为方波)。这只是一个粗略的计算(数据表中的公式将提供更多详细信息)。 PoUT 为3W、假设引脚为3W。对于输入、输出为62.5%、占空比为37.5%。这意味着输出电流方波的振幅为1A/0.625 = 1.6A。输出平均电流为1A、因此充电电流为1.6A - 1A 或0.6A、持续时间为62.5%。如果开关频率为500KHz、则关断时间为1.25us。 I = C *(dv/dt)显示了22uF 电容器的电压偏移为34mV (dv=(0.6A/22uF)*1.25us)、这将是峰值纹波。这是因为在这些频率下、陶瓷电容仍然是容性的。

此致、

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2510095 points

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好的、让我试一下。我的系统输入电压为42V (这是一个电池、因此它的电压范围为4.2V - 3.0V)。我有一个2.2uH 的电感器、我使用 RT 将 TSW 设置为2uH、就像在数据表中一样。我在显示屏运行时测量了 LED 电压、我看到 VLED 为3.8V。

给出了数据表中的公式
D = Vled /(Vin + Vled)
D = 3.8/(4.2+3.8)
D = 0.475

另一个公式定义了电感器 IRIPPLE
IRIPPLE (最大值)- IRIPPLE (最小值)= Vin/L * TSW * D
IRIPPLE = 4.2V/2.2uH * 0.2uS * 0.475
IRIPPLE = 181mA

那么、假设6欧姆 ESR 钽电阻为1V 纹波吗？

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2510095 points

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您好！

抱歉、不、反激是不连续的。您需要知道输出电流/功率。占空比接近50%。如果输出电流为1A、则方波电流约为2A 峰值至零(假设占空比为50%)。电感器在 MOSFET 导通时充电(没有电流流入 LED)、电感器在 MOSFET 关断时向 LED 提供电流。在50%占空比下、LED 需要为2A 才能达到平均1A。电容器的充电电流为2A - 1A (来自电感器的电流减去输出电流)= 1A。在电容器充电期间、电压必须比 LED 电压高6V。由于纹波仅为2A 方波的一小部分、因此可以忽略该纹波、但它会增加2A 方波的一些斜率。该数学运算适用于低纹波电压、在高纹波电压下、该数学运算变得更加复杂。也许可以尝试模拟电感器充电、然后放电到具有固定负载的电容器中、以查看电压和电流。

反激式、降压/升压、升压、具有不连续的 LED 电流、降压转换器是 LED 的连续电流。

此致、

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2510095 points

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好的、我回来了。我进行了基本 SPICE 仿真、并阅读了 Pressman 电源设计书中的反激部分。因此、假设占空比为50%一分钟、我现在的理解是电感器仅在50%的时间连接到负载。另外50%的时间是充电、而电容器为负载提供电流。因此、假设我的负载为500mA、则电容器必须在半个周期内提供500mA 的电流、并且电感器必须在半个周期内提供1A 的电流、因为电感器必须对电容器充电、并为负载提供电源。

如果我使用陶瓷电容器、我的电压偏移将为：

dV = I / C * t

dV = 500mA/47uF * 1.25us

dV = 13.3mV

但我决定选择 ESR 为6欧姆的钽电容器。当该500mA 电流流入该电容器时、我可以预期电压偏移为500mA * 6欧姆= 3V。再进一步思考一下、我猜这意味着糟糕的电容器也必须承受1.5W 的功率耗散。所有这些都使该电容器成为一个非常糟糕的选择。

相反、如果我选择的是 SR 为0.1欧姆的钽、则我将得到500mA * 0.1欧姆= 50mV (可能加上13.3mV)。功耗为25mW。

我在这里距离得更近了吗？

我猜50%占空比是这些计算中最坏的情况、因为不能要求电容器提供超过负载最大电流的电流。

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2510095 points

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您好！

是的、您将开始了解这是如何工作的。另请注意、当电容器向 LED 提供电流时、电容器部分的电压必须比 LED 高得多、因为相同的6欧姆电阻是串联的(基本不起作用)。最糟糕的可能不是50%的占空比、这取决于您所查看的内容。如果它们的占空比更高(在您的设计中不可能实现)、例如75%、则电感器仅在25%的时间内为输出提供电流、这意味着它需要提供2A、1.5A 电流来为电容器充电、并为 LED 提供0.5A 电流。请注意、电容器必须具有安秒平衡、计算结果将显示该平衡、如果不是该平衡、则电容器上的电压会随着时间的推移而增加或降低。

至于总电压、它们不是总和、因为相位角在 XC 和 R (电容和电阻)之间为90度、因此总纹波将是平方和的平方根、或约52mV。

我没有使用过它们、但您可能想要查看铝聚合物电容器、您必须对它们进行研究以查看它们是否可以正常工作、但根据我所知、您没有钽问题、尤其是在较高的环境温度下工作时。

此致、

电源管理（参考译文帖）

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