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BUCK电路自举电容的选型方法
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1. 简介

图1 LM5116MH/NOPB参考电路

图1所示,LM5116MH/NOPB规格书中给出的参考电路,软启动电容是C3 = 0.01uF = 10nF 。但是,在 [ 软启动时间配置实例 ] 文章中,我计算的结果是58.789nF,是规格书参考电路软启动电容10nF的将近6倍。那么,这二者的差异在哪里?此文,填坑。

2. 分析

2.1 规格书实例

图1所示,在输出电容为Cout = 5 * 100uF = 500uF、输出电压为Vout = 5.0V的情况下,根据 [ 软启动时间配置原理] 文章中如下公式5.82:

以及规格书参考电路中给出的软启动时间1.2ms:

我们可以推算出,规格书参考电路中输出端的浪涌电流为

Iinrush = 500uF * 5.0V / 1.2ms = 2.08A

这里需要说明的是,我们这里计算得到的浪涌电流Iinrush = 2.08A,可以有两种解释:

1)可以认为是传统的浪涌电流的概念,也就是类似于电流纹波系数一样,将浪涌电流取为一定比例的负载电流。比如规格书参考电路的最大负载电流Iout为7.0A,那么此处的浪涌电流2.08A,就是取7.0A的约30% 。

2)类似LM5116MH/NOPB规格书公式(22)中的I current limit – I out ,认为Iinrush = 2.08A是限流值 I current limit与负载电流Iout的差值。这种情况下,输出在上电启动过程中,对输出电容充电的电流就允许超过负载电流Iout,但是只要保证不会顶到限流值I current limit即可。

2.2 我的计算实例

在[ 软启动时间配置实例 ]文章中,我计算的软启动电容值如下:

Css = tss*Iss/(Vref*Iinrush)= 2.5ms*10uA/(1.215V*(5%*7A)) = 58.789nF

这里需要关注的是,我取的浪涌电流是负载电流7.0A的5% 。

2.3 计算差异的根源

如前文所述,规格书参考电路1.2ms软启动时间对应的浪涌电流是2.08A,相当于负载电流7.0A的30%;我的计算中选取的浪涌电流是7.0A的5%。

所以,我的计算实例中的浪涌电流仅为规格书参考电路的1/6。

从公式5.82可以看出,浪涌电流与软启动时间成反比关系;从公式5.81可以看出,软启动时间与所需的软启动电容大小成正比关系;所以,浪涌电流与软启动电容大小成反比关系,更小的浪涌电流需要更大的软启动电容,更小的软启动电容就对应更大的浪涌电流。

所以,我的计算实例中所需的软启动电容值也将近是规格书参考电路中C3 = 0.01uF = 10nF的6倍。

3. 总结

浪涌电流与软启动电容大小成反比关系。

1)此文分析的软启动电容值差异的根源,就是上面这个关系。

2)这个关系的依据仍然是电荷公式 I×?T=?Q=C×?U [ 电荷公式列传 ]。

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