當前位置：首頁 > 公眾號精選 > 亞德諾半導體

如何最大限度減小電源設計中輸出電容的數(shù)量和尺寸？

時間：2021-11-12 14:14:55

關(guān)鍵字：電源設計輸出電容

手機看文章

掃描二維碼
隨時隨地手機看文章

[導讀]電源輸出電容一般是100nF至100μF的陶瓷電容，它們耗費資金，占用空間，而且，在遇到交付瓶頸的時候還會難以獲得。所以，如何最大限度減小輸出電容的數(shù)量和尺寸，這個問題反復被提及。輸出電容造成的影響論及此問題，輸出電容的兩種影響至關(guān)重要：對輸出電壓紋波的影響，以及在負載瞬變后對輸...

電源輸出電容一般是100 nF至100 μF的陶瓷電容，它們耗費資金，占用空間，而且，在遇到交付瓶頸的時候還會難以獲得。所以，如何最大限度減小輸出電容的數(shù)量和尺寸，這個問題反復被提及。

輸出電容造成的影響

論及此問題，輸出電容的兩種影響至關(guān)重要：對輸出電壓紋波的影響，以及在負載瞬變后對輸出電壓的影響。

首先，我們來看一看輸出電容這個詞。這些電容一般安裝在電源的輸出端。但是，許多電力負載（電力消耗對象），例如FPGA，都需要使用一定數(shù)量的輸入電容。圖1顯示的是一種典型的包含負載和FPGA的電源設計。如果在電路板上，電壓生成電路和耗電電路之間的距離非常短，那么電源輸出電容和負載輸入電容之間的界限就會變得非常模糊。

圖1. LTC3311 開關(guān)穩(wěn)壓器，包含所連接的FPGA對應的輸出電容和輸入電容。

通常需要利用某種物理分隔方法來加以區(qū)分，而這會導致產(chǎn)生大量寄生電感(L_layout)。

電源輸出端的電容形成決定了降壓型（降壓）開關(guān)穩(wěn)壓器的電壓紋波。此時，經(jīng)驗法則適用：輸出紋波電壓等于電感紋波電流 X 輸出電容的電阻。

這個電阻Z_Cout由電容的大小和數(shù)量，以及等效串聯(lián)電阻(ESR)和等效串聯(lián)電感(ESL)組成。如果電源輸出端只有一個電容，此公式高度適用。如果是更為復雜的情況（參見圖1），其中包含多個并聯(lián)電容，且因為布局(L_layout)的原因產(chǎn)生了串聯(lián)電感，那么計算不會如此簡單。

在這種情況下，非常適合使用LTspice^®這樣的模擬工具。圖2所示為針對圖1提到的情況快速創(chuàng)建的電路圖?？梢詫⒉煌担ò‥SR和ESL）設置給單個電容。也可以考慮板布局（例如L_layout）可能產(chǎn)生的影響。然后，會仿真開關(guān)穩(wěn)壓器輸出端和負載輸入端的電壓紋波。

圖2. 使用LTspice評估系統(tǒng)電源輸出端的不同電容。

輸出電容也會影響負載瞬變后的輸出電壓失調(diào)。我們也可以使用LTspice仿真這一影響。此時，特別需要注意的是，在某些限制范圍內(nèi)，電源控制環(huán)路的控制速度和輸出電容的電感是相互關(guān)聯(lián)的。電源控制環(huán)路的速度如果更快，那么在負載瞬變之后，只需要更少數(shù)量的輸出電容即可保持在特定的輸出控制窗口之內(nèi)。

最后但同樣重要的一點是，vvv具有自適應電壓定位(AVP)。AVP可以利用輸入誤差電壓預算并減少輸出電容器的數(shù)量，此外，設計人員還可以通過增加環(huán)路帶寬來實現(xiàn)減少輸出電容的數(shù)量。

AVP在低負載條件下稍微增大輸出電壓，在高負載條件下稍微降低輸出電壓。然后，如果發(fā)生負載瞬變，則更多動態(tài)輸出電壓偏差都發(fā)生在允許的輸出電壓范圍內(nèi)。

建議使用ADI公司的LTpowerCAD^®來找出哪些控制環(huán)路可以優(yōu)化，以及可以減少多少個輸出電容。圖3所示為計算控制速度的屏幕截圖。其中顯示了在負載瞬變后計算得出的電壓過沖。可以通過改變輸出電容、調(diào)節(jié)開關(guān)穩(wěn)壓器控制環(huán)路的速度來進行優(yōu)化。

圖3. 使用LTpowerCAD優(yōu)化開關(guān)穩(wěn)壓器的控制環(huán)路，以及減少輸出電容的數(shù)量。

確定正確的參數(shù)后，即可減少電源中輸出電容的數(shù)量，如此可以節(jié)省資金和板空間，我們建議大家使用這個開發(fā)步驟。

本站聲明：本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布，目的在于傳遞更多信息，并不代表本站贊同其觀點，本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者，如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益，請及時聯(lián)系本站刪除。

換一批

阿維塔、賽力斯已入股！華為引望可能成“中國博世”

9月2日消息，不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司，隨著阿維塔和賽力斯的入局，華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字：阿維塔塞力斯華為

[美通社全球TMT]

Trianz與AWS達成戰(zhàn)略合作協(xié)議，徹底改變云采用和管理方式

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布，該公司與Amazon Web Services （AWS）簽訂了...

關(guān)鍵字： AWS AN BSP 數(shù)字化

[美通社全球TMT]

人工智能驅(qū)動工具SODA V將顛覆汽車市場，使汽車開發(fā)時間和成本降低90%

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V，這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具，可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字：汽車人工智能智能驅(qū)動 BSP

[美通社全球TMT]

從容應對未知風險----解密亞馬遜云科技的韌性之道

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務能7×24不間斷運行，同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務中斷的風險，如企業(yè)系統(tǒng)復雜性的增加，頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務連續(xù)性，提升韌性，成...

關(guān)鍵字：亞馬遜解密控制平面 BSP

[通信先鋒]

中國游戲市場開始復蘇！騰訊、網(wǎng)易等巨頭縮減在日本投資

8月30日消息，據(jù)媒體報道，騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字：騰訊編碼器 CPU

[通信先鋒]

獨立自主！華為董事：致力打造不依賴西方的技術(shù)

8月28日消息，今天上午，2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行，華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字：華為 12nm EDA 半導體

[通信先鋒]

華為張平安：數(shù)字世界話語權(quán)最終由生態(tài)繁榮決定！

8月28日消息，在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上，華為常務董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱，數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字：華為 12nm 手機衛(wèi)星通信

[美通社全球TMT]

中國通信服務公布2024年中期業(yè)績

要點：有效應對環(huán)境變化，經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升落實提質(zhì)增效舉措，毛利潤率延續(xù)升勢戰(zhàn)略布局成效顯著，戰(zhàn)新業(yè)務引領增長以科技創(chuàng)新為引領，提升企業(yè)核心競爭力堅持高質(zhì)量發(fā)展策略，塑強核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字：通信 BSP 電信運營商數(shù)字經(jīng)濟

[美通社全球TMT]

NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟成立！自主生態(tài)將帶動產(chǎn)業(yè)鏈高速發(fā)展

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日，由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字： VI 傳輸協(xié)議音頻 BSP

[美通社全球TMT]