采用TI系列电容降压转换器进行设计：串联电容选择

大家好！

欢迎参加 TI 关于 串联电容器降压

转换器的培训。

我是 TI 的直流解决方案 团队系统工程师

Pradeep Shenoy。

在这一集中，我们将介绍 串联电容器选择。

现在，选择 串联电容器

实际上非常简单。

正如您所期望的， 串联电容器的电压名义上

为其输入电压的一半，

如右上图所示。

那么，如果 电容值较低，

电压纹波 往往会较大。

如果您可以使用 较高的电容值，

则将看到较低的 峰间纹波和

串联电容器。

因此，通常情况下， 您想要做的是

选择电容器， 以保持该电压纹波

低于一定量， 在输入电压最低

且满负载的情况下 通常为 5% 至 10%。

在这种情况下， 纹波的状况最差。

那么，在此示例中， 我们假设

负载为 10 安培，每相 开关频率为 2 兆赫。

最低输入电压 为 10.8 伏。

输出为 1.2 伏。

您将其插入此方程式中。

那么，您可能会说， 好的，我需要

略高于 1 微法拉的 串联电容。

现在有一种折衷方案。

对于此转换器 拓扑，我们至少

在 TPS542A0 中要做的是， 在开始切换转换器之前

对串联电容 进行预充电。

例如，假设 我们有 1 微法拉的电容

和 10 毫安的 预充电电流。

这样一来， 在使能信号变高之后，

大约会延迟 625 微秒， 输出电压才能

上升到稳态下的

所需输出电压。

因此，如果 电容值更大，

那么因预充电所致， 该延迟也将延长。

考虑电容变化影响 也非常重要，

尤其是在 直流电压和温度

随工作条件 而变化时。

如果您看一下 电容器的数据表，

您将注意到， 电容器的电容

会随温度变化，

如左图中所示。

图中显示三种 不同大小的电容器。

电容随温度的变化 可高达约 20%。

右图显示 向电容器应用直流

电压时的电容变化情况。

现在，这在串联电容器降压 转换器中尤其重要，

因为串联电容器的 电压标称值

为操作期间 向电容应用的

输入电压的一半。

因此，对于多层陶瓷电容器来说， 实际发生的情况是，

如果使用小型电容器， 则在一半的

输入电压下， 这里假定为 6 伏，

其有效电容 可能会减少 30%。

现在，如果您使用 此处显示的较大电容器，

这里为 1206 封装 尺寸，您将看到

减少的电容少了许多， 在该直流偏置电压下

可能为 5% 或 10%。

尽管如此， 每当您研究

串联电容器时， 都应检查预期变化

并将其考虑在内。

选择串联电容时 必须考虑的

另一方面是 自发热。

拥有电容器时，

您需要确保 其温度保持

在指定限制内。

具体做法是， 先计算流经电容的

RMS 电流变化情况， 然后使用电容器供应商

提供的一些 在线工具检查

电容器的数据表， 以了解

电容中的温度

升高情况。

因此，对于实质上状况最差的条件下 工作的示例转换器，

我们将看到 大约 3 安培的

RMS 电流。

现在，如果我们来看一下 此供应商提供的

2.2 微法拉电容 和 1206 封装尺寸，

您将在左图中看到 RMS 电流为 3.3 安培时

温度上升约为 16 摄氏度。 我们还选择了 1 兆赫

曲线，因为此转换器 在高频下工作。

一般情况下，建议 使用 X7R 电容器，

因为这些电容具有 125 摄氏度的额定工作温度。

本集到此结束。

有关 TI 串联电容器降压 转换器的更多培训，

请访问 ti.com/seriescap。

谢谢观看。

大家好！

欢迎参加 TI 关于 串联电容器降压

转换器的培训。

我是 TI 的直流解决方案 团队系统工程师

Pradeep Shenoy。

在这一集中，我们将介绍 串联电容器选择。

现在，选择 串联电容器

实际上非常简单。

正如您所期望的， 串联电容器的电压名义上

为其输入电压的一半，

如右上图所示。

那么，如果 电容值较低，

电压纹波 往往会较大。

如果您可以使用 较高的电容值，

则将看到较低的 峰间纹波和

串联电容器。

因此，通常情况下， 您想要做的是

选择电容器， 以保持该电压纹波

低于一定量， 在输入电压最低

且满负载的情况下 通常为 5% 至 10%。

在这种情况下， 纹波的状况最差。

那么，在此示例中， 我们假设

负载为 10 安培，每相 开关频率为 2 兆赫。

最低输入电压 为 10.8 伏。

输出为 1.2 伏。

您将其插入此方程式中。

那么，您可能会说， 好的，我需要

略高于 1 微法拉的 串联电容。

现在有一种折衷方案。

对于此转换器 拓扑，我们至少

在 TPS542A0 中要做的是， 在开始切换转换器之前

对串联电容 进行预充电。

例如，假设 我们有 1 微法拉的电容

和 10 毫安的 预充电电流。

这样一来， 在使能信号变高之后，

大约会延迟 625 微秒， 输出电压才能

上升到稳态下的

所需输出电压。

因此，如果 电容值更大，

那么因预充电所致， 该延迟也将延长。

考虑电容变化影响 也非常重要，

尤其是在 直流电压和温度

随工作条件 而变化时。

如果您看一下 电容器的数据表，

您将注意到， 电容器的电容

会随温度变化，

如左图中所示。

图中显示三种 不同大小的电容器。

电容随温度的变化 可高达约 20%。

右图显示 向电容器应用直流

电压时的电容变化情况。

现在，这在串联电容器降压 转换器中尤其重要，

因为串联电容器的 电压标称值

为操作期间 向电容应用的

输入电压的一半。

因此，对于多层陶瓷电容器来说， 实际发生的情况是，

如果使用小型电容器， 则在一半的

输入电压下， 这里假定为 6 伏，

其有效电容 可能会减少 30%。

现在，如果您使用 此处显示的较大电容器，

这里为 1206 封装 尺寸，您将看到

减少的电容少了许多， 在该直流偏置电压下

可能为 5% 或 10%。

尽管如此， 每当您研究

串联电容器时， 都应检查预期变化

并将其考虑在内。

选择串联电容时 必须考虑的

另一方面是 自发热。

拥有电容器时，

您需要确保 其温度保持

在指定限制内。

具体做法是， 先计算流经电容的

RMS 电流变化情况， 然后使用电容器供应商

提供的一些 在线工具检查

电容器的数据表， 以了解

电容中的温度

升高情况。

因此，对于实质上状况最差的条件下 工作的示例转换器，

我们将看到 大约 3 安培的

RMS 电流。

现在，如果我们来看一下 此供应商提供的

2.2 微法拉电容 和 1206 封装尺寸，

您将在左图中看到 RMS 电流为 3.3 安培时

温度上升约为 16 摄氏度。 我们还选择了 1 兆赫

曲线，因为此转换器 在高频下工作。

一般情况下，建议 使用 X7R 电容器，

因为这些电容具有 125 摄氏度的额定工作温度。

本集到此结束。

有关 TI 串联电容器降压 转换器的更多培训，

请访问 ti.com/seriescap。

谢谢观看。