出力コンデンサの値の決定には、いくつかの考慮事項があります。出力コンデンサの選択は、目的の出力電圧リップルと、負荷電流の大きな急激な変化 (負荷ステップ) による許容電圧偏差の両方によって決まります。宇宙用途の場合、容量値はシングルイベント効果の緩和 (SEE) を考慮する必要があります。出力容量は、これら 3 つの条件のうち最も厳しいものに基づいて選択する必要があります。コンデンサを選択する際には、十分な電圧定格、温度定格を持つコンデンサを選択するよう注意し、DC バイアス効果による実効容量の変化も考慮する必要があります。また、セクション 10.2.2.10で説明されているように、出力コンデンサの値がコンバータの周波数応答の変調器の極に直接影響を及ぼすことにも注意してください。

最初に考慮する基準は、負荷ステップに対する望ましい応答です。これは一般に、負荷の電流需要を大きく高速に変化させたとき、レギュレータが一時的に十分な出力電流を供給できない場合に発生します。これは、無負荷から全負荷への遷移時や、大きな電流変動を伴う FPGA への電源供給時に発生する可能性があります。出力コンデンサのサイズは、制御ループが負荷の変化に応答するまでの間、負荷に追加の電流を供給できるように決定する必要があります。式 14に、これを実現するために必要な最小出力容量を電気的な観点から見たときに示します。

ここで、ΔI_OUT は出力電流の変化、f_SW はレギュレータのスイッチング周波数、ΔVOUT は出力電圧の許容される変化です。この例では、負荷過渡応答は、5A の負荷ステップに対する VOUT の 2.5% の変化として指定されています。この結果、最小容量は 242μF になります。この値は、出力電圧の変化について出力コンデンサの ESR を考慮していません。セラミック コンデンサの場合、ESRは通常十分に小さいため、この計算では無視できます。ただし、宇宙アプリケーションや大きな容量値の場合は、通常はタンタルコンデンサが使用されますが、ある程度の ESR 値を考慮する必要があります。

次の条件は、式 15を使用して、出力電圧リップル要件を満たすために必要容量を計算することです。ここで、VOUT_{ripple(desired)} は最大許容出力電圧リップル、ΔI_L はインダクタのリップル電流です。この場合、目標とする最大出力電圧リップルは20mV、インダクタのリップル電流は 2.2A です。これらの条件では、28µF の最小容量値を計算します。

最後に、式 16を使用して出力電圧リップルを満たすときは、コンデンサの ESR を考慮する必要があります。ESR 値として 9mΩ 以下が必要であると判断します。

エージング、温度、および DC バイアスに対して、追加の容量ディレーティングを考慮する必要があるため、必要な最小出力容量値は増加します。さらに、コンデンサでは、障害や過熱を発生させずに処理できるリップル電流の大きさに制限があります。出力コンデンサのバンクを選択すると、式 11で計算されたリップル電流を処理する必要があります。

この具体的な設計では、上記の要件すべてを考慮した上で、2x330µF T530 タンタルコンデンサを選定すると、500kHz のスイッチング周波数での合計 ESR は 2.45mΩ となります。さらに、高周波フィルタリングのために、22µF、10µF、1µF、100nF のセラミック コンデンサを並列に追加しています。この結果、合計容量は 693.1µF になります。

式 17は、容量と ESR の両方を考慮した場合に得られる出力電圧リップルを概算するために使用できます。本設計における出力リップルの推定値は 6.2mV となります。