Texas Instruments LM21215A-1 Evaluation Board LM21215A-1EVM/NOPB LM21215A-1EVM/NOPB 데이터 시트

t

SS

 =

0.6V x Css

I

SS

'

V

OUT

 = 

'

I

P-P

 x

1

8 x f

SW

 x C

OUT

R

ESR

 +

The value of the output capacitor in a buck regulator influences the voltage ripple that will be present on
the output voltage as well as the large signal output voltage response to a load transient. Given the peak-
to-peak inductor current ripple (

Δ

I

P-P

) the output voltage ripple can be approximated by the equation:

(5)

The variable R

ESR

above refers to the ESR of the output capacitor. As can be seen in

, the

ripple voltage on the output can be divided into two parts, one of which is attributed to the AC ripple
current flowing through the ESR of the output capacitor and another due to the AC ripple current actually
charging and discharging the output capacitor. The output capacitor also has an effect on the amount of
droop that is seen on the output voltage in response to a load transient event.

For the evaluation board, three 100µF ceramic capacitors were selected to provide good transient and DC
performance. Ceramic capacitors give the lowest R

ESR

of any standard capacitor chemistries, resulting in

the lowest output ripple for the given ripple current. Ceramic capacitors (especially high capacitance, small
package multi-layer types, or MLCC) lose thier capacitance as the DC voltage is increased. For this
configuration, the actual capacitance value was approximated to be 50 µF per capacitor, or 150 µF total.
This is lower than measured capacitance values for 1.2V, but will allow the user to change the output
voltage up to 3.3V and maintain stability.

A soft-start capacitor can be used to control the startup time of the LM21215 voltage regulator. The startup
time of the regulator when using a soft-start capacitor can be estimated by the following equation:

(6)

For the LM21215, I

SS

is nominally 5 µA. For the evaluation board, the soft-start time has been designed to

be roughly 10 ms, resulting in a C

SS

capacitor value of 33 nF.

These components are used in conjunction with the error amplifier to create a type 3 voltage-mode
compensation network. The analysis of type 3 compensation is outside the scope of this document, but an
example of the step-by-step procedure to generate compensation component values is given. The
parameters needed for the compensation values are given in the following table.

V

IN

5.0V

V

OUT

1.2V

I

OUT

15A

f

CROSSOVER

100 kHz

L

0.56 µH

R

DCR

1.8 m

Ω

C

O

150 µF

R

ESR

1.0 m

Ω

Δ

V

RAMP

0.8V

f

SW

500 kHz

where

Δ

V

RAMP

is the oscillator peak-to-peak ramp voltage (nominally 0.8 V), f

CROSSOVER

is the frequency at

which the open-loop gain is a magnitude of 1, R

DCR

is the effective DC resistance of the inductor, R

ESR

is

the effective resistance of the output capacitor, and C

O

is the effective output capacitance at the

programmed output voltage. It is recommended that f

CROSSOVER

not exceed one-fifth of the switching

frequency. The output capacitance, C

O

, depends on capacitor chemistry and bias voltage. For Multi-Layer

4

SNVA476A – March 2011 – Revised May 2013

Copyright © 2011–2013, Texas Instruments Incorporated