学习笔记20120304（第一章）
来源： 作者： 发布时间：2021-09-03 06:22:10 浏览量：本文参考的是Linear的AN88。
图片没办法直接copy进来，一张一张的贴太麻烦，感兴趣的朋友可以下载附件中的an88f.pdf，对照着看。
第一章 Ceramic input capacitors can cause overvoltage transients.
本文讨论的是Adapter与移动设备之间的电源连接。
瓷片电容用作DC/DC输入：体积小，ESR低，RMS电流高。
而且，最近，由于钽电容的自身缺点，也有设计人员开始选用瓷片电容来替代钽电容。
当输入电压有一个向上阶跃的时候，会引起较大的输入浪涌电流，很容易使瓷片电容上产生两倍于输入电压阶跃的电压上冲。
Plug in the wall adapter at your own risk
上电顺序会引起输入电压瞬变的问题。
如果先把Adapter插到交流插座上电，然后输出接到移动设备上，就会导致很高的瞬间输入电压，损坏设备里面的DC/DC。
Building the test circuit (24V adapter)
(AN88,Figure1)图中的Lout、Cin，以及ESR（包含引线、端子、Cin的ESR）构成振荡回路。
Lout：为引线电感与Adapter输出EMI电感之和的等效值；
Cout：几千uF量级，ESR约：10~30mΩ；
Cin：10~100uF，电容值主要由后面的DC/DC产生的电流纹波来决定，一般为1A~2A。
因此需要10uF~22uF瓷片电容 + 2~3个22uF钽电容或1~2个OS-CON电容。
Turning on the switch
SW1接通后可能会引起振荡，Cout已经有24V电压，Lout及Cin会振荡几次后Cin电压稳定在24V。
实际波形由电路中的各元件决定。
仿真电路时需注意：
瓷片电容在其额定电压时，Y5V的电容会损失掉80%的电容量，且ESR的值会受到电流波形上升时间的影响。
EMI抑制电感，由于磁性元件的饱和而降低电感值。
Testing a portable application
SW1开关闭合后，引起的输入电容上的瞬态电压如下图(AN88,Figure2)：Cin = 10, 22uF & Lout = 1, 10uH。
(AN88,Table 1)表格中的Lin即为Lout的值。
10uF & 1uH时，电压峰值57.2V@ Vin=24V。
对于DC/DC来讲，重复的57.2V可能导致其损坏。
R2波形中峰值后面的平台部分，表明此时M1产生雪崩吸收了部分能量。
Input voltage transients with different input elements
不同类型的输入电容会导致不同的瞬态电压波形。
参考(AN88,Figure3，Table2)
波形R1：Cin = 22uF, Lout = 1uH, Vpk = 40.8V
波形R2：同上，增加TVS，P6KE30A，钳位。
很难选择合适的TVS。
波形R3：Cin = 22uF/35V AVX的TPS钽电容。
波形R4：Cin = 22uF/30V Sanyo的OS-CON电容。
R3，R4的波形均将输入电压降到一个相对合理的水平，但是体积较大，而且为了满足纹波电流的要求，需要多个电容并联。
Optimizing input capacitors
优化输入电容，需要清楚的理解：在上电时，输入端的RLC谐振电路会发生欠阻尼、临界阻尼、过阻尼瞬态响应。
为了输入滤波电路的体积最小化，通常应该选欠阻尼谐振电路。
但实际上，需要采用临界阻尼电路，电压能很好的上升到输入电压且没有电压过冲和振荡。
为了使输入滤波电路尽可能体积小，仍选用瓷片电容(高纹波电流和低ESR)。
先选定最小的输入电容，本例中22uF/35V，参考下图(AN88,Figure4，Table3)中R1，Vpk = 40.8V。
R2：在R1基础上，增加（瓷片电容22uF串联0.5Ω电阻）与Cin并联，Vpk = 30V。
R3：在R1基础上，增加22uF/35V的TPS型钽电容（ESR=0.5Ω）与Cin并联。
R4：在R1基础上，增加30V的TVS与Cin并联
Ch1：在R1基础上，增加一个47uF/35V铝电解电容(Sanyo 35CV47AXA)与Cin并联，Vpk = 25V。
此电解电容ESR = 0.44Ω，RMS电流230mA，体积6.3mm x 6mm。
显然不能只用这一个电容作为1A~2A的RMS纹波电流的输入滤波，22uF瓷片+47uF电解为最佳方案。
Conclusion
设计中不能忽视输入电压瞬态变化的问题。
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