[导读]电源输出电容一般是100nF至100μF的陶瓷电容，它们耗费资金，占用空间，而且，在遇到交付瓶颈的时候还会难以获得。所以，如何最大限度减小输出电容的数量和尺寸，这个问题反复被提及。输出电容造成的影响论及此问题，输出电容的两种影响至关重要：对输出电压纹波的影响，以及在负载瞬变后对输...
电源输出电容一般是100 nF至100 μF的陶瓷电容，它们耗费资金，占用空间，而且，在遇到交付瓶颈的时候还会难以获得。所以，如何最大限度减小输出电容的数量和尺寸，这个问题反复被提及。
输出电容造成的影响
论及此问题，输出电容的两种影响至关重要：对输出电压纹波的影响，以及在负载瞬变后对输出电压的影响。
首先，我们来看一看输出电容这个词。这些电容一般安装在电源的输出端。但是，许多电力负载（电力消耗对象），例如FPGA，都需要使用一定数量的输入电容。图1显示的是一种典型的包含负载和FPGA的电源设计。如果在电路板上，电压生成电路和耗电电路之间的距离非常短，那么电源输出电容和负载输入电容之间的界限就会变得非常模糊。
图1. LTC3311 开关稳压器，包含所连接的FPGA对应的输出电容和输入电容。
通常需要利用某种物理分隔方法来加以区分，而这会导致产生大量寄生电感(Llayout)。
电源输出端的电容形成决定了降压型（降压）开关稳压器的电压纹波。此时，经验法则适用：输出纹波电压等于电感纹波电流 X 输出电容的电阻。
这个电阻ZCout由电容的大小和数量，以及等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)组成。如果电源输出端只有一个电容，此公式高度适用。如果是更为复杂的情况（参见图1），其中包含多个并联电容，且因为布局(Llayout)的原因产生了串联电感，那么计算不会如此简单。
在这种情况下，非常适合使用LTspice®这样的模拟工具。图2所示为针对图1提到的情况快速创建的电路图。可以将不同值（包括ESR和ESL）设置给单个电容。也可以考虑板布局（例如Llayout）可能产生的影响。然后，会仿真开关稳压器输出端和负载输入端的电压纹波。
图2. 使用LTspice评估系统电源输出端的不同电容。
输出电容也会影响负载瞬变后的输出电压失调。我们也可以使用LTspice仿真这一影响。此时，特别需要注意的是，在某些限制范围内，电源控制环路的控制速度和输出电容的电感是相互关联的。电源控制环路的速度如果更快，那么在负载瞬变之后，只需要更少数量的输出电容即可保持在特定的输出控制窗口之内。
最后但同样重要的一点是，vvv具有自适应电压定位(AVP)。AVP可以利用输入误差电压预算并减少输出电容器的数量，此外，设计人员还可以通过增加环路带宽来实现减少输出电容的数量。
AVP在低负载条件下稍微增大输出电压，在高负载条件下稍微降低输出电压。然后，如果发生负载瞬变，则更多动态输出电压偏差都发生在允许的输出电压范围内。
建议使用ADI公司的LTpowerCAD®来找出哪些控制环路可以优化，以及可以减少多少个输出电容。图3所示为计算控制速度的屏幕截图。其中显示了在负载瞬变后计算得出的电压过冲。可以通过改变输出电容、调节开关稳压器控制环路的速度来进行优化。
图3. 使用LTpowerCAD优化开关稳压器的控制环路，以及减少输出电容的数量。
确定正确的参数后，即可减少电源中输出电容的数量，如此可以节省资金和板空间，我们建议大家使用这个开发步骤。
本站声明： 本文章由作者或相关机构授权发布，目的在于传递更多信息，并不代表本站赞同其观点，本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者，如若文章内容侵犯您的权益，请及时联系本站删除。
电磁干扰 (EMI) 被誉为电源设计中最困难的方面之一。我认为这种声誉在很大程度上来自这样一个事实，即大多数与 EMI 相关的挑战并不是通过查看原理图就能解决的问题。这可能令人沮丧，因为原理图是工程师了解电路功能的中心位...
关键字：
电磁干扰
电源设计
USB Type-C 标准允许使用标准电缆实现 5V 至 20V 范围内的可调输出电压和高达 3A 的负载电流。由于功率水平高达 60W，反激式仍然是拓扑的不错选择。然而，为初级侧控制器提供偏置电源可能会带来一些挑战。
关键字：
USB Type-C
电源设计
在真空吸尘器和白色家电等产品的消费世界中，物料清单 (BOM) 极为重要。种类繁多的产品和设计这些产品的公司创造了巨大的竞争——给利润和市场份额带来压力。系统 BOM 是一个简单的地方，可以通过添加或删除功能和/或调整成...
关键字：
电源设计
物料清单
设计电源与其说是科学，不如说是一门艺术。瞬态和现实世界的交互过于华丽，无法用任何单一的电源系统模型来捕捉。通常，这些模型构建了某种传递函数，该传递函数与工厂或在数字电源设计中的功率级尽可能接近。为了测量实际系统的行为与模...
关键字：
电源设计
频率响应
两年前，保时捷电动跑车Tycan将电动汽车主流的400V平台升级到800V，在动力总成、充电性能、加速性能等方面，为电动汽车树立了一个新标杆。随即，800V高压平台以超预期的速度在电动汽车领域渗透，从去年开始，国内的车企...
关键字：
800V
新能源汽车
电源设计
电动汽车
随着COVID-19在 2020 年初的传播，全球紧急呼吸机短缺是最大的担忧之一。对呼吸机不断增长的需求意味着它们很快就会供不应求，因此 Monolithic Power Systems (MPS) 的一个设计工程师团队...
关键字：
呼吸机电源
电源设计
虽然定制印刷的 PCB 可以将这些组件集成在一块板上，但 MPS 解决方案利用每个产品的预制、现成的评估板来缩短开发时间，同时创建一个紧凑的解决方案。
关键字：
呼吸机电源
电源设计
当前电子应用的趋势，尤其是那些基于大功率设备的应用，是实现越来越小的尺寸和越来越高的组件密度。由于引入了超结器件和宽带隙材料(如氮化镓)，迅速实现了更高的开关频率，从而减小了无源器件的体积。
关键字：
PCB布局
电源设计
我们都一遍又一遍地听说智能电源将为电源行业带来的伟大事物。它在很多方面都达到或超出了我们的预期;然而，在其他方面它也让我们失望了。我不禁认为，其中一些原因是因为很容易因为它是不同的或新的技术而迷恋它。我们忽略了一个事实，...
关键字：
电源设计
智能电源
SiC MOSFET 在开关状态下工作。然而，了解其在线性状态下的行为是有用的，这可能发生在驱动器发生故障的情况下，或者出于某些目的，当设计者编程时会发生这种情况。
关键字：
电源设计
SiC
On Semiconductor 提供的 P 沟道 MOSFET 在电气上类似于 International Rectifier 和 Fairchild Semiconductor 的部件，但安装在公司的无引线 Chip...
关键字：
负载开关
电源设计
具有集成功率 FET 的单芯片驱动器提供多种辅助功能，例如固定或可变压摆率控制、过流保护和欠压锁定。这些所谓的智能开关通常安装在比单独的 FET 稍大的封装中，如果我们使用分立器件实现它们，它们提供的功能往往是“部分”的...
关键字：
负载开关
电源设计
在本文的第 1 部分中，我讨论了交错同步降压的四个相位以最小化输入/输出电压纹波并提高热性能的必要性。您可以通过遵循一些关键布局指南来进一步提高热性能，以确保功率在所有四个相位上均匀耗散。
关键字：
大电流电源
电源设计
在设计任何系统时，我们通常必须设计电源以满足我们的要求。一种非常流行的解决方案是采用开关模式电源（或 SMPS），因为它们的效率非常高。然而，在保持低成本的同时设计 SMPS 非常具有挑战性，更不用说通过开关稳压器产生不...
关键字：
过流保护
电源设计
大家知道，由于在效率、集成度、灵活性上的优势，今天的电源设计中，开关稳压器的使用越来越普遍，但是噪声大、更容易产生EMI问题，则是开关稳压器天生的“短板”。
究其原因，这是因为开关稳压器工作时需要不断开关电流，这些电流...
关键字：
电源设计
噪声
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...
关键字：
开关稳压器
输出电容
FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列），是指一种通过软件手段更改、配置器件内部连接结构和逻辑单元，完成既定设计功能的数字集成电路。顾名思义，其内部的硬件资源都是一些呈阵列...
关键字：
FPGA电源
电源设计
一般的逆变器、开关电源、电机驱动等应用中都需要2个以上mosfet或者IGBT构成桥式连接，其中靠近电源端的（比如图中红色部分）通常被称为高压侧或上臂、靠近地端的通常被称为低压侧或下臂（比如图中蓝色部分），高低只是针对两...
关键字：
栅极驱动变压器
电源设计
在典型的闭环电力电子系统中，栅极驱动器是控制系统（通常为 12V 等低压）和主功率级（通常为 400V DC等高压）之间的关键接口。栅极驱动器的目的是以干净、稳健和及时的方式将输入低压控制脉冲信号转换到功率晶体管（MOS...
关键字：
栅极驱动器
电源设计
下载文档
