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ZHCSQN5A March 2023 – January 2024 TPS563203 , TPS563206

PRODUCTION DATA

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)

DRL|6
- MPDS159H

散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)

订购信息

zhcsqn5a_oa

7.2.2.3 输出滤波器选型

用作输出滤波器的 LC 滤波器具有双极，如方程式 4 所示。在此公式中，C_OUT 必须使用降额后的有效值，而不是标称值。

方程式 4.

{F r e q u e n c y}_{d o u b l e p o l e} = \frac{1}{2 \times π \times \sqrt{L_{O U T} \times C_{O U T}}}

对于任何内部补偿的控制拓扑，它可以支持一系列输出滤波器。在低频率下，整体环路增益是由输出设定点电阻分压器网络和器件的内部增益设定的。低频相位是 180°。在输出滤波器极点频率下，增益以每十倍频程 –40dB 的速率滚降，且相位下降具有 180 度下降。内部纹波生成网络引入了高频零点，可将增益滚降从每十倍频 -40dB 降低至 -20dB，并导致 90 度相位提升。内部纹波注入高频零点大约为 41kHz。TI 建议为输出滤波器选择的电感器和电容器应使双极位于 20kHz 左右，以便由该高频零点提供的相位提升可提供足够的相位裕度来满足稳定性要求。对于高于 2V 的输出电压，TI 建议在原理图中添加 CFF（前馈电容）C4 以增加带宽和相位裕度。建议的 CFF 范围为 10pF 至 100pF。整个系统的交叉频率通常必须低于开关频率的三分之一。

表 7-2 建议的元件值

输出电压 (V)	R1 (kΩ)	R2 (kΩ)	最小 L(uH)	典型 L (uH)	最大 L(uH)	最小 Cout(uF)	典型 Cout(uF)	最大 Cout(uF)	典型 CFF(pF)
0.8	3.33	10.0	1.2	1.5	3.3	22	66	110	-
1.05	7.5	10.0	1.2	2.2	3.3	22	44	110	-
2.5	95.0	30.0	2.2	3.3	4.7	22	44	110	10
3.3	135.0	30.0	3.3	4.7	6.8	22	44	110	18
5	220.0	30.0	3.3	4.7	6.8	22	44	110	18
7	320.0	30.0	3.3	4.7	6.8	22	44	110	18

使用方程式 5、方程式 6 和方程式 7 计算电感器峰峰值纹波电流、峰值电流和 RMS 电流。额定电感器饱和电流必须大于计算出的峰值电流，RMS 或额定加热电流必须大于计算出的 RMS 电流。

方程式 5.

{I I}_{P - P} = \frac{V_{O U T}}{V_{I N (M a x)}} x \frac{V_{I N (M a x)} - V_{O U T}}{L_{O U T} \times f_{S W}}

方程式 6.

{I I}_{P E A K} = I_{O} + \frac{{I I}_{P - P}}{2}

方程式 7.

I_{L O (R M S)} = \sqrt{I_{O}^{2} + \frac{1}{12} \times {I I}_{P - P}^{2}}

对于本设计示例，计算出的峰值电流为 3.68A，计算出的 RMS 电流为 3.03A。使用的电感器是 WE 74437349022。

电容器值和 ESR 决定输出电压纹波量。TPS563203 旨在与陶瓷或其他低 ESR 电容器配合使用。TI 建议使用 2 × 22µF 输出电容。使用方程式 8 确定输出电容器所需的额定 RMS 电流。

方程式 8.

I_{C O (R M S)} = \frac{V_{O U T} \times (V_{I N} - V_{O U T})}{\sqrt{12} \times V_{I N} \times L_{O U T} \times f_{S W}}

在此设计中，使用了 2 个 22µF MuRata GRM21BR61A226ME44L 输出电容器。每个电容器的典型 ESR 为 2mΩ。计算出的 RMS 电流为 0.286A，每个输出电容器的额定电流为 4A。