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如何减少电源设计中的数量和输出电容

2月11日,2022年
通过LTPowerCAD或其他工具检查正确的参数时,可以最小化电源中的输出电容数,节省资金和板空间。

本文是一部分Techxchange.电力供应LY设计

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你会学到什么:

  • 什么是输出电容以及如何影响电源?
  • 模拟电路以减少电源中的电容量。
  • 什么是自适应电压定位?


电源的输出电容器 - 通常是陶瓷电容器,其值100 NF和100μF成本金钱,占用空间,以及在输送瓶颈的情况下,可能难以获得。因此,如何最小化输出电容器的数量和大小如何再次产生时间和时间。

输出电容效果

输出电容器的两个效果在此处理:对负载瞬变之后的输出电压纹波的影响和对输出电压的影响。

首先,应该对术语“输出电容器”进行一般性的评论。这些电容器可以在电源的输出上找到。然而,许多电负载(功率消费者),例如FPGA,需要一定数量的输入电容器。

图1显示具有负载的电源的典型设计;这是一个fpga。如果电压板上的电压产生和消费者之间的物理距离非常小,则电源的输出电容和负载的输入电容之间的清晰区别变得模糊。


差异通常通过一定的物理分离来实现,这导致显着的寄生电感(L布局)。

电源输出处的电容器的形成决定了降压(降压)开关稳压器中的电压纹波。拇指的规则表示输出纹波电压对应于电感纹波电流时间,输出电容的阻抗在此处应用:

V.δ.= IL.δ.×z.COUT.(1)

这种阻抗(zCOUT.)由电容器的尺寸和数量以及等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)组成。该配方非常易于在电源输出处施加到一个电容器。为了更复杂(图1,再次)具有不同于不同的电容器和由于布局而发生的串联电感(L.布局),计算并不容易。

应用LTSPICE.

在这种情况下,诸如LTSPICE的仿真工具是理想的。图2.显示了为情况而快​​速创建的电路图图1。可以将不同的值(包括ESR和ESL)分配给各个电容器。假设电路板布局的效果 - 例如,l布局-also可以考虑。然后在开关调节器的输出和负载的输入处模拟电压纹波。


输出电容器也影响负载瞬变后的输出电压偏移。这种效果也可以用LTSPICE模拟。这里,应该特别注意,在某些限制内,电源控制回路的控制速度和输出电容器的阻抗是相互关联的。更快的电源控制回路可以减少负载瞬变之后留在特定输出控制窗口内所需的输出电容的数量。

自适应电压定位

最后但并非最不重要的是,LTC3311-1具有自适应电压定位(AVP)。AVP可以利用入口误差电压预算并降低输出电容的数量,在设计人员可以通过增加环路带宽来实现设计。

AVP在低负载条件下略微提高输出电压,在高负载条件下略微降低输出电压。然后,如果发生负载瞬变,则在允许的输出电压范围内,更多的动态输出电压偏差。

使用LTPowercad.模拟设备在试图找出可以进行哪些控制回路优化以及可以消除多少输出电容时,建议使用。图3.显示计算控制速度的屏幕。此处示出了负载瞬态之后的计算电压过冲。通过改变输出电容并调整开关稳压器控制环速度,可以进行优化。


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