软启动电容配置的计算实例

01 背景简述

在 “ 什么是软启动？软启动时间？启动时间？”文章中，我们简述了为开关电源配置一个最小的软启动时间，至少可以获得两个好处：

其一，可以有效抑制浪涌电流，以免在启动瞬间对输出电容充电的电流达到开关电源的电流限值，也可减小对开关电路本身以及后端负载的电流应力，且可减小输入电压的跌落。

其二，配置合理的软启动时间，有利于输出电压“单调上升”，而不会出现抖动，这对上电时序有较高要求的数字器件尤其是FPGA器件更加重要，因为系统上电时输出电压的抖动可能会导致后端数字器件或FPGA器件发生闩锁效应(Latch-up)问题。

02 原理分析

在 “ 软启动时间配置原理 ”文章中，我们基于电容器伏安关系表达式 I = C x dV / dt，分析推导出了如下的软启动电容配置的计算公式：

本文，我们分别基于TPS54561DPRT和LM5116MH/NOPB两个芯片，给出两个具体的软启动电容配置实例。

03 计算实例

（1）TPS54561DPRT计算实例

在输出电容为Cout = 3 * 47uF = 141uF，输出电压为Vout = 5.0V，最大负载电流为Iout,max = 5.0A，软启动电流为Iss = 1.7uA，参考电压为Vref = 0.8V，取浪涌电流为 5% 最大负载电流的情况下，使用公式(5.85)计算可得：

Css = (5.0V * 1.7uA * 141uF) / (0.8V * 5% * 5.0A) = 5.993nF

所以，软启动电容实际可取为常用的10nF，这就是图3 TPS54561DPRT 参考电路中 C13 取值 0.01uF 的计算过程。

图1 TPS54561DPRT功能框图

图2 TPS54561DPRT设计需求

图3 TPS54561DPRT参考电路

（2）LM5116MH/NOPB计算实例

在输出电容为Cout = 5 * 100uF = 500uF，输出电压为Vout = 5.0V，最大负载电流为Iout,max = 7.0A，软启动电流为Iss = 10uA，参考电压为Vref = 1.215V，取浪涌电流为 5% 最大负载电流的情况下，使用公式(5.85)计算可得：

Css = (5.0V * 10uA * 500uF) / (1.215V * 5% * 7.0A) = 58.789nF

所以，软启动电容实际可取为常用的68nF，这就是图4 LM5116MH/NOPB 参考电路中C3取值的计算过程。

图4 LM5116MH/NOPB参考电路

但是，细心的伙伴肯定发现了图4中 C3 = 0.01uF = 10nF，远小于我们上述计算的最小值58.789nF；完了，是不是翻车了，我们的计算值为何与LM5116MH/NOPB参考电路不一致...【且待下回分解】