某型 FPGA 的内部逻辑模块需要 1.2V 的电源进行供电，并要求其稳定性在±50mV 之内。
本文采用 TPS54302 电源转换器将 12V 输入电压转换为 1.2V 输出电压，其最大输出电流为 3A。要使得所产生的电压稳定在 1.2V±50mV，需要考虑输出电压纹波、输出电流阶跃变化所引起的输出电压变化、输出电压的偏置及 PCB 线路的电压压降等因素。
输入电容的选择
输入电容分为两种，一种是大容量电容，一种是滤波电容。当输入电源距离 TPS54302 有几英尺以上时就需要大容量电容。TPS54302 数据手册推荐使用 47 uF 的电解电容。选择额定电压为 35V 的松下 EEEFK1V470AP 作为大容量电容。TPS54302 数据手册推荐使用 10 uF 的陶瓷电容作为退耦电容，并且另推荐使用一个 0.1 uF 的陶瓷电容进行高频滤波。初步选择型号为 GCM32ER71E106KA42 的 10 uF 陶瓷电容以及型号为 GRM155R71E104KE14 的 0.1 uF 陶瓷电容。
下面对这两个电容的额定电压和额定纹波电流参数进行核定。根据 TPS54302 数据手册公式 4 可以计算出 $\Delta V_{IN}$ 为 193.5mV。值得注意的是，根据上下文的语句，公式 4 中所用到的 bulk capacitor value 和 maximum series resistance of the bulk capacitor 应该指的是这个 10 uF 陶瓷电容的参数。由此可知，10 uF 和 0.1 uF 的额定电压需要大于 $V_{IN}+\Delta V_{IN} = 12.1 V$。GCM32ER71E106KA42 和 GRM155R71E104KE14 的额定电压均为 25V，大于 12.1V，满足要求。根据 TPS54302 数据手册公式 5 可知，最坏情况下的纹波电流能够达到 1.5 A。经过查询相关软件中 GCM32ER71E106KA42 的 Temp.rise 可知，需要 5A 的纹波电流才能使得该电容温升达到 20℃。
根据如下式所示的电容阻抗计算公式可知，0.1uF 电容的阻抗将比 10uF 电容的阻抗大 100 倍。因此，纹波电流几乎都从 10uF 电容流过。所以，即使 GRM155R71E104KE14 在温升为 20 摄氏度时的额定纹波电流仅为 0.9A，也足矣。
Bootstrap 电容的选择
TPS54302 数据手册对 bootstrap 电容的要求是 X7R 或 X5R，容值为 0.1 uF 的陶瓷电容即可。上面选择的 GRM155R71E104KE14 即可满足要求。
设定输出电压值
根据公式 6，分别使得 R2 = 100 K (TNPW0402100KBEED), R3 = 97.6 K (ARG02BTC9762)，即可使得 TPS54302 输出 1.2066V 的电压，此处比 FPGA 要求的 1.2V 典型值高 6.6mV 是考虑了 PCB 线路压降以及电阻标称值的因素。
Undervoltage Lockout 设置
TPS54302 默认的输入电压升高时的 under voltage lockout 阈值为 4.1V，而输入电压下降时的 under voltage lockout 阈值为 3.6V。这两个阈值对于本文的 12V 输入电压不适用。因为当负载端需要较大功率时，输入端在仅大于 4.1V 时就开始工作了，此时输入端的电流将较大，导致输入电压又降低，从而导致 TPS54302 无法稳定工作。将输入电压上升和下降时的 under voltage lockout 阈值分别设置为 9.6V 和 8.8V。由公式 1 和公式 2，可以计算出 R4 和 R5 的阻值分别为 360K (0402WGD3603TCE) 和 51K (ERJU2RD5102X)。
输出滤波器组件
电感器的选择
因为对于输出电流的阶跃响应主要由输出端的大容量电容完成，所以这里不必选择小电感值的电感来使得 TPS54302 可以快速响应输出电流的阶跃变化。因此，这里选择 $K_{IND}=0.2$，使得电感值较大，AC 电流幅值更低，输出电压纹波更小。使用公式 8 可以计算出 $L_{MIN}=4.5 \mu H$，这里选择标称值为 5.6 uH 的电感。使用公式 9 可以计算出该电感的最大 RMS 电流值为 3.005 A。使用公式 10 计算出该电感的峰值电流为 3.3 A，但是考虑到 TPS54302 输出的最大峰值电流为 5.9 A，该电感需要至少承受 5.9 A 的电流。最终，选择威世的 IHLP4040DZER5R6M01 电感，其额定的 RMS 电流和饱和电流分别为 8.5A 和 16A。
输出电容的选择
在选择输出电容的时候需要考虑三个因素：the modulator pole, 输出电压纹波及输出电压对负载电流阶跃变化的暂态响应。在公式 11 中，令输出电流的阶跃变化量为 1.5A，允许的输出电压变化量为 10mV，可以计算出输出端的大容量电容容值为 750 uF。因为当负载端需要的电流发生突变时，这些电流由大容量电容提供，因此要求大容量电容的 ESR 足够小才能使得电流经过 ESR 时的压降足够小。这里选择两个聚合物铝电容 ECASD40E337M006KA0 进行并联。每个电容的容值为 330 uF，ESR 为 6 mOhms，额定电压为 2.5V，此时，1.5 A 输出电流引起的暂态响应为 11.3 mV，略大于 10 mV 的目标值。
利用公式 12 可以计算出当要求纹波电压为 10mV 时，滤波电容的容值需要大于 15uF。其中，将 5.6uH 的电感值带入公式 8 中，可以计算出公式 12 中所需要的 $I_{ripple}=K_{IND}·I_{OUT}$ 的值。同时，根据公式 13 可知，当要求输出电压纹波小于 10mV 时，ESR 的值需要小于 20.8 mOhms。本文选择两个 22uF 的陶瓷电容使得 TPS54302 的输出纹波小于 10mV。该电容型号为 GRM21BR60J226ME39，1.2V 电压时容值为 18.8uF，封装 0805，ESR 为 3 mOhms，根据公式 15 可知，每个陶瓷电容的 RMS ripple current 为 69 mA，查看相关温升数据发现 69 mA 所引起的陶瓷电容温升几乎为 0。
