Texas Instruments LM2854-1000 - 1 MHz Buck Regulator LM2854-1000EVAL LM2854-1000EVAL 데이터 시트

'

V

OUT

 = 1.14A

1

(3 m

:

)

2

 +

8 1 MHz 30 

P

F

2

= 5.8 mV

'

V

OUT

 = 

'

i

L

1

R

ESR

2

 +

8f

SW

C

O

2

I

Lpk

 = I

OUT

 +

= 4A +

= 4.57A

'

i

L

2

2

1.14A

'

i

L

 =

0.82 

P

H x 1 MHz

1.2V 1

 

-

1.2V

5.5V

= 1.14A

D

 

=

V

OUT

V

IN

Lf =

'

i

L

f

SW

V

OUT

(1-D)

'

i

L

f

SW

=

V

OUT

1

 

-

V

OUT

V

IN

The selection of the output filter components, Lf and Co, are intrinsically linked as both of these
parameters affect the stability of the system and various characteristics of the output voltage.

First, a 0.82 µH inductor is chosen to allow stable operation (per datasheet recommendations) over the
entire input voltage range from 2.95V to 5.5V. The inductance also directly affects the amplitude of the
inductor current ripple which flows in the output capacitor. The filter inductance is given by:

(1)

where the variable D refers to the duty cycle and can be approximated by:

(2)

From this, it follows that the inductor ripple current,

Δ

i

L

, reaches a maximum when duty cycle is minimum

or input voltage is maximum, i.e. V

IN

= 5.5V. Under these conditions, the inductor peak to peak ripple

current is given by:

(3)

or approximately 29% of full load current. It follows that the peak inductor current at full load is:

(4)

and this level is adequately below the peak inductor current associated with current limit, specified in the
datasheet as 6.7A maximum. This implies that an inductor must be selected with a saturation current
higher than 6.7A to ensure that the inductor will never saturate during normal or fault operating conditions.

This evaluation board uses the Vishay IHLP2525 series 0.82 µH inductor to provide the necessary current
handling capability with low DC resistance in a relatively small footprint and profile.

The output capacitance and its equivalent series resistance (ESR) affect both the ripple voltage at the
output and the overall stability of the loop. The output capacitor provides a low impedance path for the
inductor ripple current and presents a source of charge for transient loading conditions.

In this example, one 47 µF 1206 multi-layer ceramic capacitor (MLCC) was selected. Ceramic capacitors
provide very low ESR but can exhibit a significant reduction in capacitance with applied DC bias. Using
manufacturer’s data, the ESR at 1 MHz is 3 m

Ω

and there is approximately 40% reduction in capacitance

at 1.2V. This is verified by measuring the output ripple voltage and frequency response of the circuit. The
fundamental component of the output ripple voltage amplitude is calculated as:

(5)

and with typical values from this example:

(6)

Because the load could transition quickly from no load to full load, it is sometimes common to add output
bulk capacitance in the form of aluminum electrolytic (Al-E), tantalum (Ta), solid aluminum, organic
polymer, and niobium (Nb) capacitors. This is largely unnecessary with the LM2854 as the loop crossover
frequency can be made sufficiently large to accommodate high di/dt load transients.

3

SNVA358B – August 2008 – Revised May 2013

Copyright © 2008–2013, Texas Instruments Incorporated