简析LDO的输出电容

时间： 2021-07-01 来源：思瑞浦

技术问答

一般在电源的输出端都会有一个或多个电容，其主要作用是维持输出稳定，同时也过滤掉一些不必要的交流成分。因此人们经常认为电容是解决输出不稳或噪声问题的灵丹妙药，设计时常常会多预留几个电容用于解决题，却很少考虑电容和电压额定值之外的参数。然而，与所有电子器件一样，电容并不是十全十美的。相反，电容会带来寄生等效串联电阻(ESR)和电感(ESL)的问题，其电容值会随温度和电压而变化，而且电容对机械效应也非常敏感。若选择不当，则可能导致电路不稳定、噪声和功耗过大、产品生命周期缩短，以及产生不可预测的电路行为。

LDO相对于DC-DC等电源而言结构上更加简单，输出电容对系统的稳定性也就更加重要，那么我们该如何选择电容，是否是越大越好？电容材质上又有什么讲究？

首先要了解输出电容对LDO系统的影响。如下图是3PEAK的TPL700系列的简单框图。

输出电压通过连接到误差放大器正相输入端的分压电阻采样，误差放大器的反相输入端连接到一个参考电压 Vref（bandgap）。输出电容除了提供电容本身外，在系统中还会体现一个等效串联电阻（ESR），而该 ESR 会系统中产生一个零点，零点频率（FZERO）与 ESR 及电容值密切相关如公式1。

FZERO = 1⁄(2π × COUT × ESR)----------公式1

因此我们在给LDO选择输出电容时，除了要考虑容值是否足够维持负载调变时的能量提供外，还要考虑ESR对系统的影响，不合适的ESR 会引起回路振荡。因此一般 LDO产品都会对输出电容提出推荐，如TPL700系列在使用中就推荐较小的ESR≤100mΩ的输出电容；而TPL1761系列在使用中推荐的电容中ESR可以最大允许3Ω。

电容选择除了容值外，还要考虑耐压、温度、价格等因素。一般耐压要选择电容端实际电压的 1.2 倍以上；超过工作温度范围，不仅会影响电容寿命，甚至直接损坏产品。

常见的不同的电容材质各有优缺点，大致如下：

铝电解电容容量大，ESR大，精度低，价格便宜；

钽电容的容量次于铝电解，但比陶瓷电容大，ESR较小，精度高、稳定性好，价格较高；

陶瓷电容的容量低，但ESR很小，价格便宜，用途广泛。

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