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[参考译文] TPS548B27:输出电压纹波降低

Guru**** 681440 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS548B27, TPS54J061, TPS548A28
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/1172057/tps548b27-output-voltage-ripple-reduction

器件型号:TPS548B27
主题中讨论的其他器件: TPS54J061TPS548A28

我正在尝试降低 TPS548B27设计的输出电压纹波。

根据数据表、当 VIN = 4.5–5.5V、IOUT = 2.5A、VOUT = 1.03V 且 FSW  = 800kHz 时 、电感器应为:

最小值= 1.046uH

Lmax = 2.790 μ H

然而、Webench (R) 电源设计器针对这些相同的输入参数为电感器选择174.398nH。 当 IOUT 仅为2.5A 时、这会导致电感器纹波电流为6A。 这会导致负 ILIM_VALLEY 计算。

目前、我们的设计使用330nH 电感器和366.8uF 的输出电容。 这会导致输出电压纹波过大。

我希望帮助了解我需要更改什么以 减少此电源的输出电压纹波。

此致、

Jeff K

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    此外、在输入电压范围有限、输出电流和电压较低的情况下、此设计是否仍需要满足每10A 阶跃的50mV 瞬态要求? 这个限制使得输出电容器的选择成为不可能。

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    大多数2.5A 应用都使用 TPS54J061 (6A)。   它具有与 TPS548B27相同的控制方案、更小且相似的功能。

    Webench 将纹波电流设置为6A、即20A 的~0.3。    

    在 webench 中、纹波电流可降至3A、这对于2.5A 应用而言仍然很高

    也可以使用位于 https://www.ti.com/lit/zip/slvrbh6的 Excel 工作表。  

    我不理解50mV 10A 阶跃注释

     瞬态要求由负载设置。    负载压摆率可以很快、例如10A/us 或明显更低。  

    使用更高的开关频率、更高的电感和更高的输出电容 可以降低输出纹波。

     1uH 至2.2uH 范围内的电感 器最适合2.5A 要求。   

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    我知道数据表和 Webench 将电感器电流设置为 Iout 的30%。 在我的2.5A 设计中、这会希望电感器纹波电流为750mA。 我不理解的是、为什么 Webench 选择的电感器超出了对电感器纹波电流的建议15-40%? 数据表公式显示、我的电感器应为1.046 - 2.790 μ H、但 Webench 选择的是174.398nH、相当于电感器纹波电流的 Iout 的65%。 它看起来像是算法中的错误。

    Idstep 和 VRIPPLE 问题与数据表有关、分别定义了10A 和50mV。 我在文档中没有看到这些数字的确定位置。 在20A 系统中、我可以看到测试了 Iout 变化50%时的瞬态响应、因此10A 和50mV 可能是 Vout (1V)的百分比或由于 Iout 变化50%而导致的 Vout 变化5%。  如果是这种情况、那么我可以相应地缩放这些数字、以确定 Cout_undershoot 和 Cout_Overshoot 值。

     是否有可能消除或减少在开关频率下出现的较大60mVpp 尖峰、或者这是 D-CAP3控制架构的固有伪影?  我在此设计中使用的是@ 800kHz 的 FCCM。 该电源用于驱动额定电压为1.03V +/- 30mV 的 FPGA、因此电源需要具有低得多的输出电压纹波。 此处同样是1.03V 输出电压的图片、其中显示了800kHz 开关频率下的60mV 尖峰。

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    60mV 尖峰是功率级中开关产生的 HF 纹波、可以通过执行某些操作来降低  

     https://www.ti.com/lit/ml/slyp709/slyp709.pdf 中的技术 ,特别是 第25页至第28页中的技术。

    整个文档提供了一些有关噪声和纹波的原因、测量和降低的有用信息。

    8-9mV 的纹波是输入电压、输出电压、开关频率、电感和输出电容的函数、并且在+/-30mV 范围内。

    假设 PCB 布局是最佳的、下一步是并联使用高频电容器来降低尖峰。   

    webench 的工作原理应与 TPS548A28 webench 类似、并使用 Iout 作为参数。  但是、即使在 TPS548A28上输出电流较低时、纹波电流也固定为大于1.5A。  Webench 假设开发人员使用的输出电流大于额定电流的20%。

    Excel 工作表将在选择组件时提供一些灵活性。  

    10A 阶跃和5%通常是处理器上电源轨的要求、并用作示例。

    图6-11和6-12显示了环路响应。  

    通常、我们得到的电源规格为  

    Vout = 待定 V

    DC + AC Tol =+/- TBD %

    Iout = TBD A

    Iout 阶跃= TBD A 至 TBD A  、压摆率为 TBD A/us。

    上述规格用于选择输出滤波器。  DCAP3控制有助于实现快速瞬态响应。   在图6.11中、转换器在负载升高期间开关速度更快、以最大限度地减小压降、相反、在卸载期间跳过开关、以最大限度地减少过冲。

    如果最大输出电流为2.5A、我预计负载阶跃小于2.5A。