【经验】Knowles可为降压和升压转换器提供合适的电容器，有助于减轻电压纹波等问题，提高组件可靠性

时间： 2022-12-29 来源：Knowles官网

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从事需要电源的关键应用的产品设计人员必须仔细选择组件，这些组件不仅能在正确的时间提供适当的电压，而且有助于减轻电压纹波等问题，确保系统寿命，并提高组件可靠性。

降压和升压转换器是电源中使用的两种最基本的DC-DC转换器拓扑结构，是需要仔细考虑组件的关键电源构建单元。当降压转换器降低系统的主电源以用于较低电压组件时，升压转换器相反地将电压升高到高于输入的值。降压和升压转换器越来越多地用于开关模式电源 (SMPS)，用于广泛的重要应用，例如军用无人机（UAV）和无人机的供电网络、太阳能电池板、电动汽车和X射线机器。

此外，由于其可靠性和简单性，这些转换器可作为更复杂拓扑的理想构建单元，包括：

正向转换器

反激式转换器

降压-升压转换器

半桥转换器

全桥转换器

ZVT全桥转换器

推挽转换器

以下帮助大家更深入地了解降压和升压转换器的工作原理及其内部组件（例如电容器）的基础知识。

工作原理：降压转换器

最常见的开关转换器是降压转换器，它用于将直流电压下变频为相同极性的较低直流电压。降压转换器在使用分布式电源轨（如24V至48V）的系统中必不可少，这些电源轨必须在本地转换为15V、12V或5V，且功率损耗非常小。

在工作期间，输入电压连接到电感器，然后输入和输出电压之间的差值被施加到电感器上，导致电流增加。在此期间，电流流入负载和输出电容器，为电容器充电。当开关关断时，电容器向负载放电，从而产生提供给负载的总电流（电感和电容器电流的总和）。

工作原理：升压转换器

相反，升压转换器采用直流输入电压并产生直流输出电压，其值高于输入电压，但极性相同。当开关导通时，输入电压被迫流过电感器，导致电流上升。当开关关闭时，减小的电感器电流迫使电感器的开关端转换为正，使二极管正向偏置并允许电容器充电至高于输入电压的电压。在稳态工作期间，电感器电流在开关关断期间流入输出电容器和负载。当开关打开时，负载电流仅由电容器提供。

为什么电容器是降压和升压转换器中的重要元件？

良好的工程实践要求在所有稳压器的输入和输出端放置额外的外部电容。这是因为电容器不仅有助于降低电压纹波和提高可靠性，而且与线性稳压器相比，这些元件还提高了效率。一个设计良好的电源去耦网络将采用不同类型的电容器，这些电容器由不同的材料制成，例如陶瓷、铝和钽。

在转换器中使用多层陶瓷电容器的好处

为您的转换器选择合适的电容器是确保您的最终产品尽可能高效、耐用和可靠的关键决定。多层陶瓷电容器 (MLCC) 特别有用，因为这些电容器在单个组件中提供多个层，提供的电容水平相当于使用多个并联的单层电容器 (SLC)。

MLCC通常可用作降压或升压转换器中可能包含的以下组件：

可选输入滤波器——当频率低于1MHz时，MLCC可以与大容量铝电解电容器或聚合物电容器并联放置，以实现最大程度的滤波。同时，当频率大于MHz时，MLCC是更理想的滤波器。

旁路电容器 - 通过存储可在出现电压尖峰时释放的电荷来消除电源上的电压降。

缓冲电容器 - MLCC有助于减少开关网络中的纹波。

输出电容器 - 当频率大于1MHz时，可以使用低值陶瓷电容器 (<1μF)，或者当频率小于1MHz时，可以使用铝电解电容器。

在这些组件中使用MLCC有助于提高转换器的纹波电流额定值、滤波性能和使用寿命。 MLCC用途广泛，是从简单拓扑到更复杂的拓扑结构的不错选择。

高可靠性应用的特殊注意事项

对于需要高可靠性的应用 - 例如，军用无人机的电源 - 必须满足军用标准 (MIL-STDS) 的额外测试。在为高可靠性应用选择电容器时，重要的是选择满足更严格的MIL-STD要求的组件，包括在升高的电压和温度水平下燃烧并进行100% 电气检查以确保符合严格的性能标准。这将确保您的组件有资格用于最复杂和最安全的军事和航空航天应用。

提供实施升压和降压转换器的额外专业知识

KNOWLES Precision Devices拥有一支经验丰富的应用和产品团队，可以帮助您为降压和升压转换器选择合适的电容器，甚至可以为上述更复杂的DC-DC转换器拓扑选择合适的电容器。作为开发MLCC和电源应用的专家，其组件经过最严格的全面测试，以确保客户的可靠性、准确性和成功。

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