表4列出了三種設計要求的總電路板面積,以及電容和功率電感的焊盤面積。電容或者電感的建議焊盤面積,稍稍大于單個組件本身,且三種設計舉例均使用了該面積。每個組件占用的面積相加(其包括IC、濾波器以及所有其它小型電阻器和電容的焊盤尺寸),然后將得到的結果乘以2倍(考慮到組件的間距),便得到總面積。100-kHz和750-kHz設計之間存在近250 mm2的總面積節省,從而使濾波器體積縮小50%,而板空間占用減少55%。但是,存在收益遞減規律,因為電容和電感值無法減少至零!換句話說,模壓電感廠家不斷推高頻率并不能夠一直減小總尺寸,因為你無法總是能夠在市場上買到這些尺寸適合且批量生產的電感和電容。注意,33-µH和15-µH電感占用相同的面積。存在這種可能性,是因為33-µH電感的高度為3.5 mm,而15-µH電感僅高2.4 mm。我們想通過這兩種電感來說明的觀點是:電感與體積成正比例關系。
表 4 組件尺寸和總面積要求
圖 3 100kHz、300 kHz和750 kHz 的波特圖
瞬態響應
瞬態響應是電源性能級別的一個較插件電感好指標。我們利用每種電源的波特圖來表明模壓電感器生產廠高開關頻率的對比情況(參見圖3)。如圖所示,每個電源的相位裕度在45°和55°之間,其表明瞬態響應得到較好的抑制。交叉頻率約為開關頻率的1/8。使用快速開關DC/DC轉換器時,設計人員應確保電源IC誤差放大器具有足夠的帶寬來支持高交叉頻率。TPS54160誤差放大器的單位增益頻寬一般為2.7 MHz。表5顯示了實際瞬態響應時間以及電壓峰值過沖的相關值。開關頻率越高,過沖值便越是更低,原因是更寬的帶寬。
表 5 瞬態響應
表 6 小占空比時抖動與“導通”時間之比
抖動考慮
高轉換比和更高頻率時,會存在噪聲問題。當選擇某個高開關頻率時,設計人員應考慮抖動和DC/DC轉換器的最小“導通”時間。當占空比較小時,抖動噪聲便為開關脈沖的更大百分比。表6顯示了48-V到5-V轉換比時,抖動與“導通”時間之比。我們假設,在該相位節點上存在0.5-V二極管壓降和20-ns抖動。