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电源提示：如何降低,D-CAP,控制输出电容

更新时间：2026-04-11 07:48:31 发布时间：1077天前

作者：伯人心贤优质创作者

简介：技术天天练，事故日日防

在为开关稳压器选择输出电容时，输出纹波或瞬态响应等应用要求通常会决定您需要多少输出电容。这假设您可以调整补偿网络以适应各种输出电容器。对于没有补偿的控制架构（例如 D-CAP™ 控制），您选择的输出电容器也应保证系统稳定性。

这是一个具有以下应用要求的示例：

· V IN =10V。

· VOUT =3.3V。

· Iout =20A。

· Fsw =400KHz。

· 输出纹波 = ±0.5%。

· 输出电流阶跃 =5A，di/dt 为10A/µsec。

· 允许的瞬态过冲和下冲 = ±3%，包括输出纹波。

我选择了一个 D-CAP 稳压器TPS53355和一个1.0µH 的电感器。该应用需要全陶瓷输出电容器。为了满足 ±0.5% 的输出纹波要求，我需要30µF 的输出电容。为了满足3% 的瞬态响应要求，我需要146µF 的输出电容，假设交叉频率为开关频率的六分之一。在最大允许纹波注入为50mV 的情况下，使用TPS53355数据表中的公式11，我计算出我需要240µF 的输出电容来实现稳定性。这意味着我需要一个额外的94µF 电容来实现稳定性而不是瞬态响应。

在没有额外94µF 电容的情况下如何实现稳定性？我有一个简单的解决方案。这个想法是为带有电容器的反馈系统创建一个240µF 的等效输出电容，以满足瞬态响应要求。为此，我在反馈路径中添加了一个交流衰减器级，如图1所示。

图1：具有交流衰减器级的降压转换器框图

系统交叉频率通常是开关频率的六分之一到四分之一，远高于降压转换器的双极点频率。图1所示的交流衰减器设计为在高于双极频率的频率下也有效。随后的讨论只是前频远高于双极频率。

如果交流衰减器的衰减为 K，则图2所示系统在高于开关频率四分之一的频率下应具有与图1所示系统相似的环路增益。

图2：具有 K 倍输出电容的等效框图

我是如何插入交流衰减器的？让我们检查一下 D-CAP 稳压器的原始反馈网络，如图3所示。

图3：具有 DCR 注入电路的 D-CAP 稳压器框图

Cp 通常比 Cff 大得多，并且可以认为在高于交叉频率的频率下短路。上拉电容 Cff 和电阻 Rup 形成零。分频器增益在高频时增加到1，如图4所示。为了衰减分频器增益，我在 FB 引脚和 GND 之间添加了一个下拉电容器 Cpp。图4显示了1nF Cpp 对反馈增益的影响。在开关频率的四分之一处，反馈网络增益降低了5dB。这相当于衰减1.8。

图4：从 V OUT到 FB 的传递函数的波特图，有和没有 Cpp

如果使用160µF 输出电容，则衰减器会产生288µF 的等效电容以保持稳定性。由于 Rp 和 Cp 同时对输出电容和纹波注入施加衰减，因此原始稳定性标准仍然有效。参考TPS53355数据表中的公式7，需要一个等效串联电阻、11mΩ ESR 以确保稳定性。

等式1

Cp 上的纹波幅度应与上面计算的 ESR 上的纹波幅度相似。因此，我将 Rp 计算为：

等式2

满载时电感下降至0.9µH。我为 Rp 选择了7.87KΩ 的标准电阻值。

为了验证我提出的解决方案，我修改了具有集成 FET DCAP 稳压器的高功率密度降压转换器 TI 参考设计以满足应用要求。以下是关键电路参数：

· L =1.0µH。

· 总输出电容 =161µF。

· 对于 DCR 注入电路：

· Rp =7.87kΩ 和 Cp =0.01µF。

· 对于电阻分压器网络：