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[参考译文] TPS53353：如何确定输出纹波值？

admin
Guru**** 2380870 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS53353
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/932101/tps53353-how-to-determine-the-value-of-output-ripple

器件型号：TPS53353

在 TPS53353的数据表中、公式10显示输出纹波应为10mV。 而在 SNVA776A 中 、公式3建议输出纹波为20mV。 在 SLVA453中、公式2建议输出纹波为12mV。  那么、如何确定输出纹波以及在确定输出纹波值时应考虑哪些因素。 谢谢。

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    TI__Guru**** 2380870 points
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    您好、Jayden、

    所有这些文档都是针对不同器件编写的、这些器件的 COT 控制实现可能稍有不同、因此建议的纹波量可能会有所不同。 SNVA776A 中给出了类似的注释。 对于 TPS53353、我建议使用其数据表中的建议。

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    TI__Guru**** 2380870 points
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    您好、Anthony、

    非常感谢您的回复。

    您能否进一步解释什么是比较器迟滞以及它如何影响纹波量？ 谢谢。

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    TI__Guru**** 2380870 points
    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。

    这种一般性声明仅表示比较器迟滞会影响最优纹波振幅、以平衡噪声灵敏度和瞬态响应。 由于比较器中的迟滞更大、我希望该器件可以实现更小的纹波振幅、而不受噪声影响。 由于这是内部控制电路中的迟滞、因此该规格很可能不适用于任何器件。

    TPS53353还需要注意的是、它使用内部斜坡补偿来降低噪声灵敏度、如数据表的图36所示。

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    TI__Guru**** 2380870 points
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    由于恒定导通时间控制方案的作用是生成固定或调整的导通时间、然后等待输出电压衰减回基准、然后再生成新的导通时间、以及稳态开关频率的稳定性、 它们产生的逐周期频率抖动量在很大程度上取决于关断期间输出电压的斜率、从而也取决于输出纹波电压。

    建议的确切电平取决于比较器的设计、应用的目标占空比、因为对于相同的斜坡幅度、较高的占空比会导致较高的关断时间斜率、以及比较器的预期噪声水平。  通常、建议从10mV 斜升至20mV。  可以容忍的脉冲频率抖动越多、斜坡越小、比较器对负载瞬态的响应速度越快、可以容忍的脉冲频率抖动越少、斜坡必须越高、 但是、较大的斜坡将强制较慢的瞬态响应、因为在频率增加之前、输出电压需要改变更多、以向负载提供更多电流。

    由于我们在单独的线程中讨论了输出纹波相位、我通常建议从 ESR 纹波开始(输出电容器 ESR 上强制的电感电流峰峰值到峰值电流纹波)、因为90度相位延迟电容纹波很少有助于频率稳定性。

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    TI__Guru**** 2380870 points
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    您好、Peter 和 Anthony、

    非常感谢您的帮助！

    我不明白为什么斜坡越大、在频率增加之前、输出电压需要改变更多、以便为负载提供更多电流。 这一结论是否也适用于仅具有 ESR 的 D-CAP 控制型转换器(纹波注入电路不会产生纹波)？ 请为我进一步解释一下。 如果您能提供一些有关坡道影响的学习材料、那将不胜感激。 谢谢。  

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    TI__Guru**** 2380870 points
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    你(们)好、Jayden

       我们将就此向您回复。

    此致、

    Gerold

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    TI__Guru**** 2380870 points
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    使用的纹波斜坡越大、输出电压随每个导通时间的增加越多、因此在生成新导通时间之前需要下降的幅度越大。  输出电压下降回基准之前的较长延迟会降低环路的瞬态响应。  虽然使用输出电容 ESR 进行纹波和 D-CAP + RCC 注入、D-CAP2或 D-CAP3的 D-CAP 都是如此、但最值得注意的是、当纹波从外部注入而不是直接从 ESR 导出时、情况最为明显。

    当使用电容器实际 ESR 时、很难观察到这种影响、因为产生较大斜坡的较高 ESR 也会导致输出电压在负载增加期间进一步更快地下降、因为从电流流出的 ESR 上有更多的负载电流下降 电容器的电压。

    当斜坡单独导出时、这更容易观察到、例如电感器上的 RCC 网络向 FB 注入斜坡、因为在动态负载变化期间、斜坡不直接连接到输出电压、但同样的推理也适用。

    考虑该设计：12V 至1.2V @ 500kHz

    在稳态运行期间、导通时间为200ns、关断时间为1800ns。

    无论是源自 ESR 还是外部生成的15mV 纹波、VOUT 的每1mV 压降都将使关断时间缩短120ns、从而 在每个开关周期中将电感器电流增加标称电感器峰间纹波电流的60%。

    如果我们将纹波增加到20mV、VOUT 的每1mV 压降将仅将关断时间缩短90ns、 电感器电流为标称电感器峰峰值纹波的45%、VOUT 压降将增加33%、以在电感器上获得相同的 di/dt 来响应负载电流。

    从 FB 到 VOUT 的电源转换具有 di/dVout (RIPPLE)的跨导、环路增益由 gm x Zout 得出。  gm 越高(纹波越低)、增益和带宽就越高。

    当纹波由输出电容器 ESR 设置时、正向跨导仅为1/ESR

    当纹波 由外部 RCC 注入设置时、它是 L/RC、其中 RC 是 从 SW 到 VOUT 的纹波生成 R-C。  

    下面是一些有关 D-CAP 的应用手册

    https://www.ti.com/lit/pdf/slva453 

    https://www.ti.com/lit/pdf/slua730

    https://www.ti.com/lit/pdf/slva546