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ZHCSSM3 July 2024 TPS546E25

ADVANCE INFORMATION

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)

RXX|37
- MPQF618C

散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)

订购信息

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6.3.1 D-CAP4 控制

该器件使用 D-CAP4 控制来实现快速负载瞬态响应，同时保持易用性。D-CAP4 控制架构包括一个内部纹波生成网络，支持使用极低 ESR 输出电容器，例如多层陶瓷电容器 (MLCC) 和低 ESR 聚合物电容器。使用 D-CAP4 控制架构时无需外部电流检测、纹波注入或电压补偿网络。内部纹波生成网络的作用是仿真电感器电流信息的纹波分量，然后将其与电压反馈信号相结合以调节环路运行状态，从而允许使用超低 ESR 聚合物和多层陶瓷电容器 (MLCC)。

D-CAP4 控制架构降低了 VOUT 上的环路增益变化，从而通过一个斜坡设置在整个输出电压范围内实现快速负载瞬态响应。与早期的 D-CAP2 和 D-CAP3 架构不同，D-CAP4 在每个开关周期使用固定的斜坡幅度和正向 GAIN 路径来改善瞬态响应和脉冲频率抖动，而误差积分器提供高直流设定点精度。

每个开关周期的斜坡幅度

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}})

由于引脚可编程斜坡和 GAIN 选项数量有限，并且控制环路性能依赖于输出电感，因此 TI 建议在使用引脚编程补偿的设计中，应在选择电感时考虑可用的环路选项，以及在选择电容器时补偿选项支持的最小和最大电容。

当使用通过 (D4h) COMP 编程的 PMBus 补偿时，可用斜坡电压和 GAIN 选项的范围和分辨率通常足够宽，以便设计可以遵循更传统的设计流程。在该流程中，根据开关频率和纹波电流选择电感器，然后选择电容器以满足纹波和瞬态要求，最后选择斜坡和 GAIN 以确保电感器和电容器的稳定性。但是，许多设计人员可以按照第一个补偿设计流程来更轻松地缩小电感器的选择范围，然后在选择电感器后选择更优化的斜坡/GAIN 选项。

补偿第一个设计过程

评估最大电感器值，该值可与每个补偿选项一起使用，同时仍满足应用瞬态要求。要执行此操作，请计算满足应用瞬态要求所需的最大动态输出阻抗。

方程式 2.

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

对于六个引脚可编程 V_ramp / GAIN 选项中的每一个，计算可与该斜坡一起使用以实现所需输出阻抗的最大电感

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}}

使用最大电感值，针对每个可用的 V_ramp / GAIN 补偿选项估算峰峰值电感器纹波电流，并选择一个纹波电流峰峰值介于预期满负载电流的 10% 至 40% 之间的电感器。

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})

选择接近最大电感且满足动态阻抗要求的电感器，可大大减少过度设计并减少保持稳定性所需的最小电容量，而选择更小的电感器可减少满足大信号过冲要求所需的电容量，特别是在低输入电压时。

选择了电感器后，通过排列最大电感公式，计算闭环中波段动态输出阻抗

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：使用内部反馈分压器时，V_sense 是 VOSNS 引脚上的输出电压。使用外部反馈分压器时，V_sense 是 VSEL/FB 引脚上的基准电压。

估算线性瞬态性能

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)}

实现稳定性的最小电容为

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}

满足大信号过冲的最小电容为

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)}}

建议的最大电容使 L-C 谐振频率不小于 ½ 积分器零点频率，可通过以下公式估算：

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}