【经验】如何将输出电压变动抑制在最小——输出纹波电压评估需注意输出电容器的ESL

时间： 2018-11-15 来源：ROHM

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开关电源电路中，输出电容器和输入电容器一样，均是必须有的部件。和输入电容器的思路相同，也需要考虑静电电容以及ESR和ESL这样的寄生成分的影响。但是，和输入电容相比，由于有施加电流波形和负载等不同点，因此所发生的电压变动和现象也不同。不管怎样，如何将输出所产生的电压变动抑制在最小是要解决的课题。具体而言，需要着眼于输出纹波电压与负载瞬态响应。

以降压转换器为例。首先请看电源电路与纹波的波形成分示意图。通过输出段晶体管开关产生三角波的电感电流，标为DC的电感平均电流通往输出，其三角波部分作为AC流过输出电容器。其下面的波形图表示三角波的电容器电流受电容器的寄生成分ESL和ESR、以及电容成分影响产生了怎样的电压。

三角波的电容器电流受ESL影响产生矩形波电压。有些ESR产生符合欧姆定律的三角波电压，有些电容容量具有时间常数。最终形成这3种成分的合成波。简而言之，急剧上升是ESL产生的，带有斜率的变动是ESR产生的，并分别根据电容容量而产生二次曲线变化。

下面的波形图是实际的纹波电压波形。从波形的形态可以看出哪个部分受什么影响较大。这是为了改善此类纹波所需要了解的技术知识，所以要记住。

上方的波形是电感电流，下方的波形是输出产生的纹波电压。急剧上升的部分是由ESL产生的Vesl。之后的增量部分是由ESR所产生的Vesr。其合计是纹波电压的峰值Vp-p。此时的输出电容器是导电性高分子型电容器，容值是330µF。ESR是22mΩ，ESL是2nH，二者都是开关频率为500kHz时的值。另外，表格中是实际的电压变动值。如红色值所示，Vesl是Vesr的近2倍，占了整个纹波电压Vp-p的2/3。由于这些数值会随频率等条件而改变，所以请理解为仅仅是一个例子。

由于输出电压的纹波取决于ESR，所以要使用ESR较低的输出电容器。在该例中，ESR也产生了Vesr。但是，在一些条件下，Vesl所占纹波电压的比例会变大。

这是表示电容容量与纹波电压关系的数据。电容器是导电性高分子型，容值是330µF、220µF、150µF。从波形图和表格可以看出，几乎没有出现Vesl的变化。这表明Vesl几乎不取决于容量。

基本上要使用ESR和ESL较小的电容器。叠层陶瓷电容器的特征，低ESR、低ESL的MLCC叠层陶瓷电容器对降低纹波电压非常有效。这是近年来叠层陶瓷电容器作为主要的输入输出电容器使用不断增长的原因。下面的波形图是导电性高分子电容器与叠层陶瓷电容器的纹波电压比较和阻抗特性上叠加了电感电流的频谱示意图。

纹波电压波形中可以看出，粉色系所示的叠层陶瓷电容器的Vesl明显很低，Vesr的梯度也较小。当然，如阻抗特性图与表格数值所示，ESR和ESL也较小。阻抗特性图中，细线表示ESR。

该例中由于开关频率是500kHz，可以知道电感电流的频谱里存在从500kHz的基本波到高次谐波。由于其范围是高于谐振点的频率，所以可以理解ESL的影响较大的原因。

另外，下面用映射图表示其与电容容量的关系。

从该映射图可以知道，MLCC叠层陶瓷电容器非常有助于降低纹波电压Vp-p，容量与Vesl几乎不存在依存性。顺便说一句，导电性高分子型在代表性的3个品牌中，几乎没有由容量产生的Vesl差异，而不同品牌的ESL有差异。

从纹波电压的角度看，由于叠层陶瓷电容器的ESR、ESL都很小，对于原来的导电性高分子型可以用更低的容量来替换。容量不仅影响尺寸，还会影响成本。在一些条件下，通过使用叠层陶瓷电容器，减小纹波的同时还可以实现小型化并降低成本。ROHM推出的导电性高分子电容器的阴极材料使用导电性高分子，与二氧化锰相比，其导电率高，大幅降低等效串联电阻(ESR)。

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型号- KPH,K3J,KPG,KLF,KLE,KLH,KPL,K3N,KLG,KLJ,K3S,KLL,KPO,KR1-010V101MC110-T/A5.0,KLP,KHP,KLT,KPX,KLS,KHT,KLW,KA3,K4H,K4J,K4L,KR2,KR1,KAG,KZB,KMT,KZF,KZH,KRB,KZL,MRB,MRA,KRF,KZM,KRH,MRF,MRE,KRJ,MRH,KRL,KRN,MRL,KRM,KJH,MRN,KBD,KNR,MRT,MRS,KNT,MRW,KBP,KC3,K2A,KSH,KSJ,KCH,KL4,KR1-10V101MA-T/A,KCL,KL5,K3A

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欧洲顶级电容制造商ISKRA推出高压/大电流/安规电容，助力复杂电力系统

2022年5月11日，阿珂法电器股份公司（下称“ISKRA”）与世强先进（深圳）科技股份有限公司（下称“世强先进”）签署合作协议，授权世强先进代理其旗下电容、滤波器、PFC柜、低压开关设备、电能表、天线、锌空气碱性电池等全线产品。

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开关稳压电源用铝电解电容器的失效模式有击穿失效，开路失效，漏液失效以及电参数超差失效，有什么不同？

1. 击穿失效：开关稳压电源用铝电解电容器的击穿失效分为介质击穿和热击穿两种类型。铝电解电容器发生介质击穿最主要的特征是阳极铝箔有明显的击穿点，击穿点往往烧通阳极铝箔形成空洞，高压铝电解电容器介质击穿时还会烧通衬垫纸和阴极箔。热击穿是开关稳压电源用铝电解电容器经常发生的另一种击穿失效形式。对于大功率的大电流输出的开关稳压电源用铝电解电容器，热击穿失效常占一定比例。 2.开路失效：电腐蚀导致铝引出条断裂和电容器芯子干涸，是开关稳压电源用铝电解电容器开路失效的主要失效模式。 3. 漏液失效：漏液是开关稳压电源用铝电解电容器常见的失效模式，由于使用环境及工作状态较严酷，常发生漏液失效。 4. 电参数超差失效：开关稳压电源用铝电解电容器在使用中最常见的失效模式是电容量减少，漏电流增大及损耗角正切值增大。

2024-10-30 - 技术问答代理服务技术支持现货查询批量订货

LDO和DC/DC有哪些区别？

我们仅从优缺点来做简单的分析 LDO优点：稳定性好，负载响应快。输出纹波小。缺点：效率低，输入输出的电压差不能太大。 DC/DC：直流电压转直流电压。严格来讲，LDO也是DC/DC的一种，但目前DC/DC多指开关电源。具有很多种拓朴结构，如BUCK，BOOST。等优点：效率高，输入电压范围较宽。缺点：负载响应比LDO差，输出纹波比LDO大。可见LDO只能是降压，DCDC 有升压，降压，升降压多种结构。由于MOSFET的导通电阻很小，因而它上面的电压降非常低。如果输入电压和输出电压很接近，最好是选用LDO稳压器，可达到很高的效率。所以，在把锂离子电池电压转换为3V输出电压的应用中大多选用LDO稳压器。虽说电池的能量最后有百分之十是没有使用，LDO稳压器仍然能够保证电池的工作时间较长，同时噪音较低。如果输入电压和输出电压不是很接近，就要考虑用开关型的DCDC了，应为从上面的原理可以知道，LDO的输入电流基本上是等于输出电流的，如果压降太大，耗在LDO上能量太大，效率不高。 DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路。DC-DC转换器的优点是效率高、可以输出大电流、静态电流小。随著集成度的提高，许多新型DC-DC转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容器。但是，这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大、成本相对较高。总的来说，升压是一定要选DCDC的，降压，是选择DCDC还是LDO，要在成本，效率，噪声和性能上比较。

2024-10-30 - 技术问答代理服务技术支持现货查询批量订货

【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。

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Consumption Capacitors（消费类电容器）

型号- CG63 196 J B2 N 4C ++ ** P +,CG5X 684 K C2 2 1B 41 01 P G,8050500211**,CG61 705 J A5 L 0A ++ ** B +,CGY2 124 K C2 2 2D ++ ** P +,1250500211**,224027521249G,1250275211**,1850250211**,CG61 605 J B2 N 3D ++ ** P +,CG63 325 J B2 T 0A ++ ** B +,CG7X 684 K C2 2 2D 41 01 P G,CG63 505 J B2 L 0A ++ ** B +,CG63 205 J D4 T 0A ++ ** B +,1050275212**,CG63 125 J B2 L 0A ++ ** B +,CG63 106 J D4 L 0A ++ ** B +,CG63 186 J B2 N 4C ++ ** P +,CGY2 333 K C2 2 1B ++ ** P +,4050450211**,CG63 325 J B2 N 2K ++ ** P +,CG6X 224 K C2 2 1B 41 01 B G,CG61 206 J B2 T 0A ++ ** B +,CG61 905 J D4 T 0A ++ ** B +,CG63 705 J B2 T 0A ++ ** B +,474027521247G,CG61 655 J D4 N 3B ++ ** P +,CG63 405 J B2 N 3B ++ ** P +,CG7X 155 K C2 2 2J ++ ** P +,CG5X 255 K C2 2 2J BB 01 P G,CG63 246 J B2 L 0A ++ ** B +,CGY2 104 K C2 2 2D ++ ** P +,CG63 156 J B2 N 3B ++ ** P +,MKPH,CG63 155 J B2 L 0A ++ ** B +,CG61 335 J D4 L 0A ++ ** B +,3350450211**,CG6X 244 K C2 2 1B ++ ** B +,CG61 355 J A5 L 0A ++ ** B +,335027521207G,CG61 305 J A5 L 0A ++ ** B +,CG63 325 J D4 N 3B ++ ** P +,CG5X 105 J C2 2 2A ++ ** P +,CG61 186 J B2 L 0A ++ ** B +,CG63 225 J D4 T 0A ++ ** B +,CG63 126 J B2 N 3B ++ ** P +,3550450211**,CG63 105 J B2 L 0A ++ ** B +,CG61 106 J D4 T 0A ++ ** B +,1250275212**,CG61 125 J B2 N 2K ++ ** P +,CG61 205 J A5 N 3B ++ ** P +,1050275211**,CG5X 225 K C2 2 2J ++ ** P +,CG61 255 J A5 N 3B ++ ** P +,1060450211**,CG63 226 J B2 L 0A ++ ** B +,CG7X 105 K C2 2 2J ++ ** P +,CG63 305 J B2 N 2K ++ ** P +,1550450211**,CG63 705 J D4 N 4C ++ ** P +,CG61 125 J D4 T 0A ++ ** B +,CG61 155 J D4 N 2M ++ ** P +,CG61 824 J A5 N 2M ++ ** P +,CG61 125 J A5 N 2M ++ ** P +,CG6X 155 K C2 2 2D ++ ** P +,2850450211**,2250450211**,CG61 185 J D4 T 0A ++ ** B +,CG6X 224 K C2 2 1B ++ ** B +,CG61 155 J A5 T 0A ++ ** B +,CG61 505 J A5 T 0A ++ ** B +,CG61 405 J B2 N 3C ++ ** P +,CG61 255 J B2 N 2K ++ ** P +,CG61 225 J D4 N 3B ++ ** P +,4740450211**,CG61 335 J B2 L 0A ++ ** B +,CG61 305 J D4 L 0A ++ ** B +,CG6X 105 K C2 2 2D 41 01 P G,6840250211**,CG5X 335 K C2 2 2J ++ ** P +,CGY2 823 K C2 2 2D ++ ** P +,4730275212**,CG61 125 J D4 N 3B ++ ** P +,CG61 126 J D4 T 0A ++ ** B +,CG63 804 J D4 L 0A ++ ** B +,CG7X 334 K C2 2 1B ++ ** P +,CG61 505 J D4 N 3B ++ ** P +,CG61 705 J B2 L 0A ++ ** B +,CG61 256 J B2 T 0A ++ ** B +,CG5X 105 J C2 2 2A 41 01 P G,CG6X 474 K C2 2 2D 41 01 P G,CG61 185 J A5 T 0A ++ ** B +,CG61 405 J D4 T 0A ++ ** B +,CG63 196 J B2 T 0A ++ ** B +,4550250211**,CG63 705 J D4 T 0A ++ ** B +,CG63 455 J D4 N 3B ++ ** P +,474027521243G,CG61 505 J A5 N 4C ++ ** P +,CG61 146 J B2 L 0A ++ ** B +,CG63 106 J B2 L 0A ++ ** B +,CG1H223J1D21B4101PG,333027521208G,MKPH系列,CG63 355 J D4 T 0A ++ ** B +,CG61 474 J A5 N 2D ++ ** P +,CG61 605 J B2 T 0A ++ ** B +,3050500211**,1460450211**,CG5X 125 J C2 2 2A ++ ** P +,CG5X 684 K C2 2 1B ++ ** P +,CG6X 104 K C2 2 1B ++ ** B +,CG61 135 J A5 N 2M ++ ** P +,CG61 355 J B2 L 0A ++ ** B +,824027521206G,CG61 105 J D4 N 3B ++ ** P +,CG7X 105 K C2 2 2D ++ ** P +,CG61 205 J A5 L 0A ++ 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