【经验】如何应对输出电容器的ESR对负载减少时输出电压一瞬间降低的问题？

时间： 2018-11-16 来源：ROHM

技术问答

ROHM推出的输出电容器除输出纹波外，还对输出负载电流的变动起到保持稳定的作用。例如，CPU从休眠状态进入运转状态时，急剧流过较大负载电流，发生输出电压一瞬间降低的现象。

对于负载变动的输出变动，在例子中提到的“急剧增加”时的变动和与其相反的“急剧下降”时均会发生。在CPU例子中，就是从运转状态进入休眠状态等这类条件。在这种情况下，输出电压瞬间上升。下面开始讲一下“负载急剧增加时的输出电压下降水平虽然在容许范围内，但负载急剧下降时的输出电压上升大到出乎意料”的事例。

下面使用表示波形和状态的图来说明。上侧的波形图中表示同步整流降压转换器的输出电压（红色）和电感电流（深蓝色）以及负载电流（粉色）。

首先，首先，负载电流在纵向虚线①（蓝色）的稍前方开始减少，最终几乎为零。例如，请想象为就像CPU或某种设备因关机的关系，3A大的负载电流几乎变没。

其次，电感电流在纵向虚线①（蓝色）前方最近的开关周期的高边开关断开（低边接通）期间内负载电流开始减少，因此好像多少延迟了断开时间，在纵向虚线①（蓝色）的时间点，下一个周期（高边接通/低边断开）开始。因此，尽管不需要负载电流可是电感电流增大。然后，在纵向虚线②（绿色）的时间点变为断开，就这样持续断开状态，电感电流减少至零附近。请记住，电感电流在过程中保持着比负载电流大的状态。

接下来，基于负载电流与电感电流（开关）的变化来看输出电压的关系。负载电流开始减小时，希望输出尽可能不立即降至最低，高边开关仍处于断开，可是因电源IC控制的关系使高边开关的进行了接通动作，输出电压急剧上升（①蓝色与②绿色的纵向虚线期间）。此时的导通时间似乎稍短，因为负载电流正在不断减小，该时间点的功率供给在输出电容器流过大量的电流。

其后，高边开关变为断开，电感电流减小。电感电流超过负载电流，其差流过输出电容器，输出电压持续上升。下侧的波形图表示电容器电流。

输出电压从③红色纵向虚线附近开始下降，这是因为随着时间推移电感电流与负载电流的差，即电容器电流在减小。请在下侧的波形图中比较电感电流与负载电流的差和电容器电流的变动。可以看出，负载电流波形的倒置是电容器电流波形，与电感电流交点处的电容器电流是零，以后的倒置区间是负值，之后返回至零左右。

输出电压的变动是Vc＋Vesr，它们全都涉及电容器电流。特别是Vesr，由于按ESR×电容器电流发生，ESR较大时输出变动变大是必然的。

这里有使用各种输出电容器时的数据。对包括3种有代表性的导电性高分子型、以及叠层陶瓷－MLCC在内的容值和尺寸不同的16种电容器进行了实验。从上侧的波形图看到，负载急剧下降时，有较大的输出电压的变动。其下侧的波形图是变动部分的放大，因电容器的不同种类与容值而有很大差异。

该例的输出电压变动的主要原因是Vc和Vesr，与电容器的类型无关，容值大＝必然是ESR小的电容器，其关键要点是像减小这种负载急剧下降时的输出电压变动。

叠层陶瓷电容器－MLCC的ESR和ESL较低，从这些寄生成分的角度来看，即使容值相比导电性高分子型小也可以满足客户需求，当然，在小型化方面也颇具优势。容值为导电性高分子型的2/3左右即可。

上面所举的例子，负载急剧下降时的电压上升较大的第一要因是，所使用的电源IC的控制、即负载急剧下降时的响应特性。反过来讲，通过使用负载减少时立即跟上型的电源IC，这里出现的现象在容许范围内也许不是问题。

在这里通过这个事例，如果发生了类似的现象，可通过把输出电容器换为ESR较小的产品来解决。此外，输出电容器是在寄生成分ESR和ESL较小方面占优势，但是由于有些电源IC可能因输出电容器的ESR较小而产生问题，因此需要进行充分的探讨。

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人生浮云 Lv6. 高级专家 2018-11-16

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选型指南 - ROHM - 02.2023 PDF 中文下载查看更多版本

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选型指南 - ROHM - 2022版 - 06.2022 PDF 中文下载收起

ROHM小型高性能硅电容器BTD1RVFL，实现0402业界超小尺寸，助力智能手机等产品的小型化

近年来，随着智能手机等设备的功能增加和性能提升，对小型、薄型且支持高密度安装的电容器的需求日益增加。特别是采用薄膜半导体技术的硅电容器，因其与多层陶瓷电容器（MLCC）相比具有厚度更薄、电容量更大，温度特性更优异、即使在高温环境下也不容易发生电容量变化等优点，因此预计未来需求仍将保持强劲态势。在这种背景下，ROHM利用多年来积累的硅半导体加工技术优势，开发出小型高性能硅电容器“BTD1RVFL”

产品发布时间 : 2024-09-13

ROHM（罗姆）音频/视频IC选型指南（中文）

描述- ROHM offers wide ranges of interface Audio ICs and Video ICs, such as Image Correction ICs, Audio Converters, Audio Amplifiers, Audio Processors, Video Amplifiers.

型号- BA3123F,BD5632NUX,BH3548F,BD34704KS2,BH76363FV,BH76806FVM,ML86112,BD37069FV-M,BD37034FV-M,BH76812FVM,BD5467GUL,BD37511FS,BD88215GUL,BD5413EFV,ML86V7668A,BD78316EFJ-M,BD34301EKV,BD88400FJ,BD78318EFJ-M,ML86245,BD5461GUL,BD37542FS,ML86243,ML86640,ML86244,BD28623MUV,BH76112HFV,ML86241,BH7649KS2,ML86242,BD78320EFJ-M,ML86V76580,ML86240,BD37523FS,BD27400GUL,BD88210GUL,BD5424EFS,BD3465FV,BD8876FV,BD5638NUX,BH76360FV,BD78322EFJ-M,BD88415GUL,BD37503FV,BD7830NUV,BD37533FV,BD37514FS,ML86V7675,ML86V8401,BD5469GUL,MUS-IC™系列,BD3843FS,BD3461FS,BH76332FVM,ML86101A,BU26154MUV,BD3870FS,BD34701KS2,BH76906GU,BD37541FS,BH76206HFV,BD88410GUL,ML86781,BD37515FS,BD34700FV,BD37534FV,BD5466GUL,BD37522FS,BD78306EFJ-M,BH7673G,BH3544F,BD3464FV,BH76361FV,ML86799,BD34352EKV,ML86797,ML86795,BD5460GUL,ML86796,BU94605AKV,BD37513FS,BD37532FV,ML86V8102,BD78310EFJ-M,ML86V8101,BD88220GUL,BD3460FS,BD3403FV,BU6521KV,BD37068FV-M,BD78308EFJ-M,BD88400GUL,BH76816FVM,BH76330FVM,BD78324EFJ-M,ML86V7655,BD78312EFJ-M,ML86209,BH76333FVM,ML86207,BD3474KS2,BU94702AKV,BD3871FS,BD37033FV-M,ML86203,BD78326EFJ-M,BD88200GUL,ML86289,ML86287,ML86321,BD37544FS,BD7836EFV,BD34602FS-M,ML86160,BU26156RFS,BD3814FV,BD37521FS,BD5468GUL,BD28412MUV,BD3491FS,BU1523KV,BH76109HFV,BD8878FV,BD5634NUX,BA3121F,BD3883FS,BH76362FV,BH76916GU,ML86177,BH76912GU,ML86175,ML86173,ML86174,ML86172,BD5465GUL,BD37531FV,ML86290,BD37512FS,ML86V8201,ML86291,MUS-IC™,BD3841FS,BU7150NUV,BH76106HFV,BD88420GUL,BH3547F,BD34705KS2,BD37067FV-M,ML86V8202C,BD37543FS,BD5423AEFS,BH76809FVM,BD37524FS,BD3812F,BD78314EFJ-M,BM28723AMUV,BD5426EFS,BD3490FV,BD37201NUX,BH76331FVM

选型指南 - ROHM - 2023/2/22 PDF 中文下载

何谓CMOS输出？

输出级的上臂配置PchMOS晶体管，而下臂配置NchMOS晶体管的一种输出结构形式称为CMOS输出（互补输出）。其他输出结构形式有NMOS输出（上下臂均配置NchMOS晶体管），但是它前边的NchMOS晶体管要用别的电源来驱动，或者要使用charge pump 电路和自举电路等升压电路，这种情况就需要外接电容器。 ROHM的Ｈ电桥驱动器因为采用CMOS输出结构，所以不需要别的电源，也不需要升压用的电容器。

技术问答发布时间 : 2024-08-30

【产品】2.2uF~22uF的大容量导电聚合物芯片电容器，其容值误差为20%

ROHM公司推出大容量导电聚合物芯片电容器TCTO系列，型号包括TCTOM1A225M8R和TCTOM1A475M8R，其为贴片钽电容，把超低ESR的导电性高分子电容与小型薄型大容量的底面电极封装结合在一起，是一种超高性能系列。TCTO系列大容量导电聚合物芯片电容器的额定工作电压范围为2.5V~10V，容值范围为：2.2uF~22uF，其容值误差为20%，可见其容量很大，适合高容量电容场合使用。

新产品发布时间 : 2018-11-18

何谓输出同时ON防止电路？

防止输出段的上下功率晶体管同时ON的电路。通过追加将输出H状态的晶体管基极电位上升沿延迟由外接电容器所确定时间的电路来实现，这样可使贯通电流急剧减少。

技术问答发布时间 : 2024-08-30

【选型】导电高分子型钽电容器，电容量最高可达330μF，ESR最低仅35mΩ

ROHM（罗姆）株式会社是全球最知名的半导体厂商之一，创立于1958年，总部位于日本京都市。“品质第一“是罗姆的一贯方针，其产品涉及多个领域，其导电性高分子电容器产品线包括新背面电极结构（超大容量）型的TCSO系列、底面电极构造（大容量）型TCTO系列、标准构造TCO系列。该类型电容器属于钽电容器的一种，具有较低的ESR，安全可靠，且尺寸小、电容量大，可用于智能电话、PC、数码相机/摄像机等。

器件选型发布时间 : 2018-11-03

何谓BTL输出方式?

是Bridge Tied Load的缩略语。与通常的单端放大器不同，它使用2个放大器电路，使扬声器的两条引脚翻转连接。其优点是不需要输出耦合电容器，输出功率可增加到4倍。

技术问答发布时间 : 2024-08-30

【产品】汽车用单通道输出、低饱和LDO稳压器BD33IC0MEFJ-C

ROHM公司推出的BD33IC0MEFJ-C是一款输出电流为1.0 A的LDO稳压器。在Ta = -40°C至+ 125°C之间，输出精度为±3％。它具有封装类型：HTSOP-J8，体积小，热阻。内置过流保护（用于保护IC免受输出短路损坏），电路电流ON / OFF开关（关断模式下设置电路0μA）和热关断电路（用于保护IC免受过载条件下的热破坏）。可采用陶瓷电容器，以获得更小体积和更长寿命。

新产品发布时间 : 2019-02-22

关于运算放大器将RC低通滤波器连接到输出时，是否存在因增加电容器而出现注意事项？

在RC低通滤波器中，由于电容器充电、放电时的最大电流取决于电阻值，因此需要注意电阻值。将电容器的初始电荷设为0时，电阻就是运算放大器的负载，如输出电流超过运算放大器的电流能力，就会发生失真。此外，如果电阻小，相位就会因为输出的电容器电容而发生旋转，从而造成运算放大器振荡的情况，因此需要确认相位裕度。有关运算放大器的选型，请选择相对于要实现的滤波器特性应具有足够裕量的GBW产品。

技术问答发布时间 : 2024-06-28

何谓BTL输出方式？

这是Bridge Tied Load的缩写。和通常的单路放大器相比，它使用2个放大器电路，反向连接到扬声器两端子。具有无需输入耦合电容器，输出功率高达4倍的优点。

技术问答发布时间 : 2024-08-30

【选型】非隔离型降压转换器的设计案例之输入电容器C1与VCC用电容器C2的选型

本文是ROHM“非隔离型降压转换器的设计案例”系列中关于主要部件选型的其中一篇文章，主要介绍输入电容器C1与VCC用电容器C2的选型。电容器C1连接于将输入AC电压桥式整流的输入线，本案例的电路中，考虑到余量等选用450V的电容器。VCC用电容器C2用于稳定从输出生成的电源IC的VCC电压，C2的电容量根据电源IC的技术规格推荐2.2µF以上。考虑到输出电压，选择50V/10µF。

器件选型发布时间 : 2020-02-17