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BUCK电路输入电容上的纹波电压表达式们哪个是对的?

00. 简介

根据降压电路BUCK拓扑可知,输入端、输入节点、输入电容上的纹波电压,是等同的概念。而无论是输入端纹波电压,还是输出端纹波电压,通常都由三部分组成,即由电容ESL导致的纹波电压分量、由电容ESR导致的纹波电压分量,以及由电容量C充放电导致的纹波电压分量。

由于电容ESL导致的纹波电压分量较小,可以忽略,所以通常在实际计算中仅考虑电容ESR纹波电压分量和电容量C充放电纹波电压分量。

问题是,在不同的资料中,BUCK电路输入端电容ESR纹波电压分量有不同的表达形式,如ΔI*ESR、Iout*ESR、(Iout+ΔI/2)*ESR、(1-D)*Iout*ESR和D*Iout*ESR,这5种形式的输入电容ESR纹波电压分量哪个才是正确的呢?或者都是正确的,只是使用的电流形式不同而已?

01. ΔI*ESR

根据“Buck_SMPS_Design_031809 Page9”,因为计算输入端所需的电容量的公式是C=ΔT/((Vripple/Iripple)-ESR),由此推导出输入端纹波电压的公式是 Vripple = (ΔT/C) * Iripple + ESR*Iripple,由此可见由输入电容ESR纹波电压分量表达式是 ΔVcin,esr = ΔI*ESR。

文件地址 http://satcom.tonnarelli.com/files/smps/SMPSBuckDesign_031809.pdf

02. Iout*ESR

根据LM5145规格书公式(12)和“ROHM 外围元器件的选型方法与PCB布局_cn P.52”,输入电容ESR纹波电压分量应该是 ΔVcin,esr = Iout*ESR 。

文件地址 https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm5145.pdf

文件地址

https://pages.rohm.com.cn/Tech_download12_CN.html 需要提交资料才能下载

03. (Iout+ΔI/2)*ESR

根据TPS543B20规格书和“AN986 Input and Output Noise in Buck Converters Explained (Eq.5)”,输入电容ESR纹波电压分量应该是(Iout+ΔI/2)*ESR。

文件地址

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps543b20.pdf

文件地址

https://www.analog.com/en/technical-articles/input-and-output-noise-in-buck-converters-explained.html

04. (1-D)*Iout*ESR

根据ROHM AN capacitor_calculation_for_buck_converter_ic,输入电容ESR纹波电压分量应该是(1-D)*Iout*ESR。

文件地址

https://fscdn.rohm.com/en/products/databook/applinote/ic/power/switching_regulator/capacitor_calculation_appli-e.pdf

05. D*Iout*ESR

根据AN112 Step-Down DCDC Converter Input Ripple and Noise和AVNET Input Capacitor Considerations,输入电容ESR纹波电压分量应该是D*Iout*ESR。

文件地址

https://u.dianyuan.com/upload/space/2010/12/06/1291639764-378686.pdf

(找不到原文地址了,给出截图)

所以,以上5种形式的输入电容ESR纹波电压分量哪个才是正确的呢?或者都是正确的,只是使用的电流形式不同而已?

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