KOKA037 October   2022 LM5123-Q1

 

  1.   1
  2.   LM5123을 사용하여 부스트 컨버터를 설계하는 방법
  3.   상표
  4. 1설계 예
  5. 2계산 및 부품 선택
    1. 2.1  스위칭 주파수
    2. 2.2  초기 인덕터 계산
    3. 2.3  전류 감지 저항 선택
    4. 2.4  인덕터 선택
    5. 2.5  출력 커패시터 선택
    6. 2.6  입력 캐패시터 선택
    7. 2.7  피드백 저항기 선택
    8. 2.8  UVLO 저항기 선택
    9. 2.9  소프트 스타트 캐패시터 선택
    10. 2.10 제어 루프 보정
      1. 2.10.1 교차 주파수(fcross) 선택
      2. 2.10.2 RCOMP 선택
      3. 2.10.3 CCOMP 선택
      4. 2.10.4 CHF 선택
    11. 2.11 MOSFET 선택
  6. 3구현 결과
  7. 4작은 신호 주파수 모델링
    1. 4.1 부스트 조절기 모듈레이터 모델
    2. 4.2 보정 모델링
    3. 4.3 개방형 루프 모델링
  8. 5리소스

2.5 출력 커패시터 선택

출력 커패시터는 부하 전압 리플을 원활하게 하고, 부하 과도 중에 에너지 소스를 제공합니다. 출력 커패시터 뱅크 및 제어 루프 대역폭은 레귤레이터의 동적 부하 과도 응답에 영향을 미칩니다. 출력 커패시터는 제어 루프가 새 작동 지점으로 조정할 수 있을 때까지 부하에 에너지를 공급합니다. 제어 루프 크로스오버 주파수는 방정식 11를 사용하여 부스트 플랜트 전송 기능의 오른쪽 절반 평면 제로의 약 1/8로 추정됩니다.

방정식 11. FCROssest=ωRHP2π∙8=VsUPPLY22π∙8∙POUTmax∙LM=8V22π∙8∙200w∙2.6µH=2.45kHz

예상 제어 루프 크로스오버 주파수는 2.45kHz로 추정됩니다. 최소 오른쪽 절반 평면 제로 주파수는 최소 입력 전압과 최대 출력 전력에서 발생합니다.

대상 크로스오버 주파수를 선택하고 있으면 방정식 12를 사용하여 주어진 부하 단계에 대한 과도 응답을 기반으로 최소 출력 커패시턴스가 계산됩니다. 가변 출력 전압 설계에서 최대 부하 단계는 최소 목표 부하 전압에서 발생하며 출력 커패시턴스의 크기가 그에 따라 조정됩니다.

방정식 12. C O U T e s t ≥ Δ I L O A D 2 π ∙ Δ V L O A D ∙ F C R O s s e s t = 4.167 A 2 π ∙ 360 m V ∙ 2.45 k H z = 752 µ F

여기서

  • ΔILOAD는 주어진 부하 단계입니다. 이 예는 반부하에서 전부하까지 입니다.
  • ΔVLOAD는 부하 과도에 의해 발생하는 부하 전압 언더슈트입니다. 이 예에서 값은 목표 부하 전압의 1.5%입니다.

계산된 출력 커패시턴스는 752μF이며, 이 설계에서는 900μF로 선택합니다.

저압측 스위치의 오프 시간 동안 RMS 전류를 처리할 수 있도록 출력 커패시터가 정격화되어야 합니다. 최대 출력 리플 전류는 방정식 13을 이용하여 추정합니다.

방정식 13. I C O U T r m s = 1 - D I L O A D 2 ∙ D 1 - D 2 + Δ I L 2 12 = 1 - 0.667 8.33 A 2 ∙ 0.667 1 - 0.667 2 + 4.66 A 2 12 = 11.82   A

여기서

  • ΔIL은 다음의 피크 대 피크 리플입니다.

출력 커패시터 뱅크의 예상 RMS 전류는 11.82A입니다. 최대 출력 커패시터 RMS 전류는 최악의 작동 조건, 최소 공급 전압, 최대 부하 전압 및 최대 전력에서 발생합니다. 출력 커패시터 뱅크는 전해 커패시터와 세라믹 커패시터로 구성되어 있습니다. 각 화학 물질은 설계에 도움이 됩니다. 전해 커패시터는 저주파 에너지를 저장하는 데 큰 벌크 커패시턴스를 제공하므로 상대적으로 작은 풋프린트로 부하 과도 수요를 처리할 수 있습니다. 세라믹 커패시터는 부하 전압에 연결되는 스위칭 잡음을 최소화하기 위해 낮은 ESR 및 낮은 ESL 디커플링 경로를 제공합니다. 세라믹 커패시터의 RMS 전류 정격은 일반적으로 매우 높습니다. 각 화학 물질의 이점으로 인해 출력 커패시터 뱅크는 전해 및 세라믹 커패시터로 구성되어 있습니다.