AN051 Input Capacitor Selezione MP2130
Informazione di u produttu
Guida di selezzione di u condensatore di input per MP2130
U MP2130 hè un cunvertitore monoliticu step-down switch-mode chì vene cun MOSFET di putenza interna. Puderà furnisce un currente di output continuu di 3.5A cun un'eccellente regulazione di carica è di linea da un 2.7V-à-6V in input vol.tage. U dispusitivu hà un built-in funzione soft-start chì aiuta à ramp su l'output voltage à un ritmu di slew cuntrullatu, impediscendu overshoot in startup. L'MP2130 include ancu un tempu di stop soft di tipicamente 1 ms quandu hè disattivatu, chì ramps down the riferimentu internu, scaricandu cusì linearmente l'output.
Astrattu
Questa nota di l'applicazione furnisce una guida per selezziunà un condensatore di input adattatu per u MP2130. Descrive a fonte di overshoots è offre un metudu per selezziunà un capacitore di input adattatu per prutege l'IC da overvol.tage danni.
Perchè Overshoot Voltage Accorre
Overshoot voltage si trova per via di a scarica brusca di u currente induttore durante u periodu di stop soft. Per prevene overvoltage danni, un grande capacitor input pò assorbe overshoot voltage.
Scelta di un Condensatore di Input Appropriatu
Per assicurà chì a corrente LS-FET ùn supera u limitu di corrente negativu, utilizate u valore mediu per calculà a corrente inductora. Sè u currenti inductor negativu hè menu cà u limitu currenti negativu, allura l 'output voltage pò esse regulatu da u valore nominale à 0V in u periodu di soft-stop fissu. Durante u soft-stop, stima u più bassu induttore negativu currente utilizendu l'equazioni furnite in u manuale.
Istruzzioni per l'usu di u produttu: Guida di selezzione di condensatore di input per MP2130
Per selezziunà un condensatore di input adattatu per u MP2130:
- Leghjite attentamente u manual per capiscenu a fonte di overshoot voltage è a necessità di un condensatore di input.
- Calculate u valore mediu di a corrente inductora per assicurà chì a corrente LS-FET ùn supera u limitu di corrente negativa.
- Stima a più bassa corrente di induttore negativu durante u soft-stop usendu l'equazione furnita in u manuale.
- Selezziunà un capacitor input chì pò assorbe overshoot voltage è risponde à u valore di capacità minima cunsigliatu in u manuale.
- Installa u condensatore d'ingressu secondu l'istruzzioni di u fabricatore.
Dopu à sti passi, pudete selezziunà un capacitore di input appropritatu per u MP2130 chì prutegge l'IC da overvol.tage danni è assicura u funziunamentu propriu di u dispusitivu.
ABSTRACT
A causa principale di u voltagL'overshoot nantu à u pin di input durante u soft-stop è cumu selezziunà u capacitore di input sò intrudutti in questa nota di l'applicazione. In condizioni di carica ligera è capacitore di grande produzzione, u buck IC opera in modu di stop soft è pò cumportà cum'è un circuitu di spinta indesevule. Questa nota di l'applicazione descrive cumu selezziunà un condensatore d'ingressu adattatu per assorbisce l'energia da i condensatori di output regulati per impediscenu overvol di input.tage. Hè ancu utile per altri pezzi Buck cù funzione soft-stop.
Guida di selezzione di u condensatore di input per MP2130
L'MP2130 hè un convertitore monoliticu di modalità di switch-down cù MOSFET di putenza interna integrata. Raggiunge una corrente di uscita continua di 3.5 A da un volume di ingresso da 2.7 V a 6 Vtage cù una carica eccellente è regulazione di linea. U MP2130 hà un built-in soft-start chì rampaumenta l'output voltage à un ritmu di slew cuntrullatu, evitendu overshoot in startup. Quandu disattivatu, u MP2130 ramps scende a riferenza interna, scaricandu cusì linearmente l'output. U tempu di soft-stop hè tipicamente di circa 1 ms.
Durante u soft-stop, u MOSFET internu di u latu bassu cambia per cuntrullà a velocità di slew di u vol di output.tage chì seguita a riferenza interna. Sutta a cundizione di carica ligera è di grande capacità-output, u MOSFET high-side hè guasi off durante a prucedura soft-stop. L'energia almacenata in u condensatore di output si trasferisce à u capacitore di input attraversu l'inductor. A topulugia cambia in un cunvertitore boost cù u MOSFET high-side chì agisce cum'è un diodu parasiticu, cum'è mostra in Figura 1. U boost voltage provoca un overshoot in u capacitore di input; qualchì volta stu overshoot supera u massimu assolutu voltage (VABS) di u pin di input è pò dannà l'IC. Per impediscenu questu, aumentate u valore di u capacitore di input per assorbe sta energia cum'è per questa guida di selezzione di capacitore di input.
INTRODUZIONE
Certi appiicazioni spiciali o i prucessi di prova bisognu di u vulume di outputtage à falà à una tarifa regulata per un tempu fissu esse disattivatu: Sta funziunalità hè chjamatu soft-stop. Di solitu, sta funzione pruvucarà l 'output voltage falà liscia, analogu à u soft-start. A cura deve esse pigliatu à a carica ligera è a cundizione di u condensatore di grande output, perchè pò esse un overshoot voltage nant'à u pin input causatu da stu fenominu. Per prutege l'IC da esse danatu da stu overshoot, u capacitore di input deve esse aumentatu per assorbe stu overshoot.This nota di l'applicazione descrive a fonte di overshoots, è furnisce un metudu per selezziunà un capacitor input appropritatu.
PERCHÈ OVERSHOOT VOLTAGE SUCCE
A Figura 1 mostra u cambiamentu di a topologia durante l'arrestu. Durante u soft-stop, u MOSFET internu di u latu bassu (LS-FET) cambia per cuntrullà a velocità di slew di u vol di output.tage, chì seguita a riferenza interna. In condizioni di carica ligera è capacitore di grande output, u MOSFET high-side ferma solu per una corta parte di u periodu di soft-stop. Quandu u LS-FET cambia, a corrente di l'induttore principia à scorri da u condensatore di output à u pin SW. I condensatori di output CO1 è CO2, l'induttore L, u LS-FET, u diodu parassita D1 è u condensatore di input CIN diventanu un circuitu di spinta. Questu pò causà u voltage nantu à u pin VIN per risaltà rapidamente è overshoot, cum'è mostra in Figura 2. Per pruteggiri l'IC da overvoltage danni, aduprà un grande capacitor input à assorbe overshoot.
SCELTA UN CONDENSATORE DI INPUT APPROPRIU
a. U currente LS-FET ùn pò micca superà u limitu di corrente negativa
Per simplificà l'analisi, utilizate u valore mediu per calculà u currente inductor. Sè u currenti inductor negativu hè menu cà limitu currenti negativu, allura l 'output voltage pò esse regulatu da u valore nominale à 0V in u periodu di soft-stop fissu. Pudete riferite à a Figura 2. Durante u soft-stop, stimate u currente induttore negativu più bassu utilizendu l'equazioni sottu:
Induve INeg hè a corrente induttore più negativa,
- OC hè u condensatore di output,
- OV è il volume di outputtage,
- SStopt hè u tempu di stop soft.
In questa circustanza, tutta l'energia almacenata in u condensatore di output si trasferisce à u capacitore di input. Cunsiderate a perdita di cunduzzione in induttore, MOSFET low-side (LS-FET) è diodu parassitariu, stimate l'efficienza di trasferimentu di 80% di u convertitore di spinta. Dunque, l'energia trasferita pò esse calculata da l'equazioni sottu:
Induve WBoost hè l'energia trasferita.
Per assorbisce sta energia è prutegge l'IC, u currente input voltage plus l'overshoot voltage ùn pò micca più di VABS nantu à u pin di input. U condensatore di input minimu necessariu pò esse calculatu quì sottu:
Induve CIN (Min) hè u condensatore di input minimu, è VABS hè u valore massimu assolutu di u pin di input.
b. LS Current Exceeding the Negative Current Limit
A volte, l'energia almacenata in u condensatore di output hè assai grande (quandu l'output voltage hè altu, o a capacità di output hè grande, o i dui). L'IC ùn pò micca regulà u voluminu di outputtage utilizendu u riferimentu internu durante u soft stop perchè u limitu di currente negativu chì prutegge u LS-FET impedisce a cunduzzione di alta corrente. In questa situazione, l'output voltage ùn scende micca à zero durante u soft-stop è a corrente inductora hè limitata da u limitu di currente negativu di u LS-FET, cum'è mostra in Figura 3.
U condensatore di output si scarica à u limitu attuale. Se u condensatore di output supera CO (Max), u currente induttore hè limitatu à:
Induve CO (Max) hè u valore di frontiera chì u currente induttore à u limitu negativu;
INeg_Lim hè u limitu di corrente negativu di u LS-FET.
A figura 3 mostra ancu u modu di trasferimentu simplificatu se u currente righjunghji u limitu di currente negativu. In questu modu, un lavamanu di corrente di valore uguale à u limitu di corrente negativu scarica u condensatore di output. In cunsiderà a perdita di cunduzzione nantu à l'induttore, u LS-FET è u diodu parassiticu, stimate una efficienza di trasferimentu di boost-converter di 80%. Allora l'energia trasferita pò esse calculata quì sottu:
U condensatore di input minimu necessariu avà pò esse calculatu:
EXAMPLE DESIGN
U seguitu hè un exampu calculu di input-capacitor utilizendu a prucedura di cuncepimentu dettagliata descritta prima per u MP2130. L'MP2130 hè un convertitore monoliticu, step-down, in modalità switch cù MOSFET di putenza interna integrata. Raggiunge una corrente di uscita continua di 3.5 A da un volume di ingresso da 2.7 V a 6 Vtage. Havi una regulazione eccellente di carica è di linea. I calculi sò basati nantu à i seguenti parametri:
- VABS = 6.5 V
- INeg_Lim=2.5A
- tSStop=1ms
- VIN = 4.5V
- VO = 3.3 V
- L = 1 µH
- CO=10µF + 470µF E-Cap.
Prima, u CO_Max hè statu calculatu basatu annantu à l'Equazione (4):
In questu example, CO hè più chjucu cà CO_Max è u currenti inductor ùn trapassa u limitu currenti negativu. Calculà u valore di u capacitore di input utilizendu equazioni (2) è (3), o equazioni (5) è (6). U condensatore di input minimu necessariu hè dunque:
Dunque, u condensatore di input minimu deve esse più grande di 190 µF, è preferibilmente utilizate un condensatore 330 µF per questu ex.ample. Sottu hè a curva di a capacità minima di input versus a capacità di output per questu example.
CONCLUSIONE
A causa principale di input voltagE overshoot durante soft stop è cumu selezziunà u capacitore di input sò introduttu in questa nota di l'applicazione. In cundizioni di carica ligera cù un grande condensatore di output, u modu soft-stop pò agisce cum'è un circuitu di spinta. Questa nota di l'applicazione descrive cumu selezziunà un valore di capacitore d'ingressu adattatu per assorbe l'energia da i condensatori di output regulati. U disignu example è a prucedura aiutanu ancu à l'ingegneri à sviluppà suluzioni simplici basatu nantu à i diversi valori di capacitore di output.
AVVISU: L'infurmazioni in stu documentu sò sottumessi à cambià senza avvisu. L'utilizatori anu da guarantiscenu è guarantisci chì i diritti di Proprietà Intellettuale di terze parti ùn sò micca violati quandu integranu i prudutti MPS in qualsiasi applicazione. MPS ùn assumerà alcuna responsabilità legale per tali applicazioni.
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