DC/DC轉(zhuǎn)換器的電感和電容器的選定-輸出電容器的選定

繼電感選擇之后，接著進(jìn)入電容器的選擇相關(guān)話題。降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器所必須的電容器有輸出電容器和輸入電容器。首先說明輸出電容器。電容器的選定與電感的選定同樣重要。選定方法或推薦種類等基本上出現(xiàn)于技術(shù)規(guī)格或相關(guān)支持?jǐn)?shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)囍浜喜⑦M(jìn)行確認(rèn)。

輸入電容器和輸出電容器的作用

首先，為了理解輸入電容器和輸出電容器的作用，我們先來重溫一下降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器的電流的流向。通過理解流向各種電容器的不同電流性質(zhì)，可以清楚明白應(yīng)選擇哪種電容器。

在“降壓轉(zhuǎn)換器的基本工作”中也使用相同圖表，框中上方ICO為輸出電容器、下方的ICIN為輸入電容器的電流波形。輸入電容器可從VIN充電，當(dāng)晶體管Q1為ON時(shí)會(huì)放出開關(guān)電流IDD。比較大的電流會(huì)急劇反復(fù)流動(dòng)。輸出電容器以輸出電壓為中心反復(fù)與輸出紋波電壓連動(dòng)進(jìn)行充放電工作。

輸出電容器的選定

從這里，進(jìn)入輸出電容器的話題。輸出電容器的選定的重要因素有以下3個(gè)。

1）額定電壓

2）額定紋波電流

3）ESR（等效串聯(lián)電阻）

當(dāng)然，電容器可施加的電壓及紋波電流必須在電容器的最大額定以下。此外，ESR與電感電流相關(guān)，且是決定輸出紋波電壓的重要因素，因此必須充分探討。

輸出電容器的紋波電流如上圖的ICO所示是三角波，而其實(shí)效值則用下面公式表示。

輸出紋波電壓是通過上圖的電感電流IL紋波ΔIL和輸出電容器的容值、ESR、ESL所產(chǎn)生的電壓合成波形，用下面公式表示。

如果以波形表示，則為以下圖像。

通過開關(guān)所產(chǎn)生的電感電流紋波ΔIL將產(chǎn)生與ESR成單純正比的紋波電壓，有些ESL則會(huì)產(chǎn)生方形波電壓，與電容值部分合成，最下方波形成為最終的輸出紋波電壓波形。

以下是表示輸出紋波電壓的公式。電容器的紋波電壓和ESR的紋波由于相位偏離，故無法進(jìn)行單純的加算，不過卻是紋波電壓的最差值概算常用的公式。

由此公式可知，輸出紋波電壓如果要變小的話，須降低ESR，增加輸出電容器，提高開關(guān)頻率，使IL在必要最低限。

近年來，輸出電容器中使用疊層陶瓷電容器的例子似乎正逐漸增加。陶瓷電容器由于ESR和ESL非常小，可觀察的紋波電壓幾乎都源自電容值。

審核編輯黃宇