用D-CAP模式的TPS53355芯片如何设计RCC纹波电路

Frank Xiao

TPS53355作为D-CAP 模式的代表芯片，具有优异的负载动态响应性能，以及非常简单的外部电路设计要求，被广泛应用于交换机，路由器以及服务器等产品中。D-CAP模式不同于定频电压和电流控制模式，内部没有电压误差放大器，只有一个比较器，这样做一方面可以实现变换器的快速动态响应，另一方面对输出电容纹波就会有一定的要求，以满足芯片内部比较器的识别门限。随着电路尺寸和使用寿命的优化，无电解电容已经成为未来的趋势，瓷片电容的ESR参数相对小很多，很难满足芯片最小纹波的要求，另输出端负载对输出电压纹波的要求也越来越高，因此D-CAP控制模式芯片就需要设计RCC纹波注入电路以保证整个电路的稳定，那如何设计RCC纹波电路呢，又有哪些注意点呢？本文会做具体介绍。

图1 TPS53355的RCC纹波注入电路

第一步：

设计要满足电路的稳定性条件判据公式（1）（其中Rr和Cr分别对应图1中R7和C1），这里需要考虑输出电压较高时输出电容容值的衰减情况，比如5V输出且选用6.3V耐压的输出电容时，电容容值很可能会衰减为标称容值的20%左右。从而导致电路的不稳定（如图2），因此通过稳定性判据公式可以得到芯片的最小纹波注入大小（需要将此纹波注入大小与芯片内部比较器纹波需求、一般15mv进行比较，选取二者中的更大值，不过一般这个值会比芯片内部比较器纹波需求大）稳定性判据公式(1)的具体推导过程本文不再赘述，有兴趣可以评论区留言提问。

                                                                

图2 不稳定时的开关波形

第二步：

设计中要判断是否需要使用PG(power good)信号，以及是否需要使用FCCM模式，如果有以上的需求，设计时要保证芯片不触发power good门限。因为一旦叠加纹波注入后的FB 触发PG门限就会导致PG拉低，另使得芯片无法退出auto skip模式（如图3）

图3 芯片MODE 选择设置

从图4中我们可以判断PG信号正常时，最高FB点不能超过0.6V* (1+15%)，鉴于15%有正负5%的变化，所以FB最大不能超过660mv，纹波注入不能超过60mv。

图4 芯片内部PG触发逻辑