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- 采用TI系列电容降压转换器进行设计:串联电容选择
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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。
课程介绍
共计12课时,44分5秒
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