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来自工程师的声音

最适合开关电源的电容器与电感 : 电容器篇:总结

电容器篇 -其8-

关键词
  • 叠层陶瓷
  • MLCC
  • 更大容量
  • 导电性高分子
  • 纹波
  • ESR
  • ESL
  • 高温特性
  • DC偏置特性
  • 节省空间
  • 寿命长
  • 裂纹
  • 啸叫

-已经就“最适合开关电源的电容器与电感”这一主题,请您对电容器相关知识进行了讲解。另外,不仅从电容器这一个角度,还从与开关电源的关联角度进行了说明。我想这些对从事开关电源设计的工程师来说,是非常有用的信息。

仅电容器就分7次进行了讲解,我想在此简单总结一下。

电容器篇

是的!首先就电容器本身介绍了叠层陶瓷电容器(MLCC)的结构和基本特性,并分输入与输出介绍了使用DC/DC转换器时的着眼点。此外,还谈了有关MLCC安装的两个课题。

-那么能否请您重新再讲一下它们各自的关键要点?

“其1:叠层陶瓷电容器朝更大容量方向发展”中,提到我们公司可以供应470µF的MLCC。可能很多人认为MLCC只有相对小容值的产品系列,我希望大家了解我们的产品阵容拥有可充分支持板上DC/DC转换器设计中所需容量的产品。另外,这个级别的容量可以在以往电解电容器覆盖的范围进行竞争。叠层陶瓷电容器非常低的ESR与ESL、高容值/尺寸比、以及寿命长是关键要点。

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-“其2:不仅要了解电气规格,还要了解包括材料和规格在内的特性”中,我们谈了有关MLCC特性方面的课题。

高温特性DC偏置特性是使用MLCC前必须了解的特性。另外,希望大家掌握等级和规格尺寸不同其特性也不同,DC/DC转换器需要X7R或X6S等级。

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“其3:输入电容器选型要着眼于纹波电流、ESR、ESL”中,介绍了将MLCC用作DC/DC转换器的输入电容器时的着眼点。输入电容器承担着较大电流的充放电,因此受ESR与ESL等寄生成分影响而发生纹波和尖峰。此外,还要注意发热。ESRESL非常小的叠层陶瓷电容器对解决这些问题比较有效。

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-“其4”和“其5”中,介绍了作为输出电容器使用时的注意点等。

通过“其4:输出纹波评估要注意输出电容器的ESL”,我想大家已经很清楚输出纹波与ESR的关系了。当输出中出现接近矩形波的纹波电压时,要知道是受ESL的影响。

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“其5:输出电容器的ESR对负载减少时的输出变动影响大”中,介绍了当负载急剧减少时,输出电压依赖于ESR而上升的现象。这是输出纹波评估时需要好好确认的要点。

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-“其6”与“其7”中介绍了安装相关的问题。

是“裂纹”与“啸叫”的问题。其中介绍了这两个问题均有已经实施对策的MLCC产品,都是金属框架型的效果较好。另外还介绍了在使用对策品时,有时需要探讨高度和PCB板布局变更。

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-能否请您整体总结一下DC/DC转换 器设计中叠层陶瓷电容器的定位?

首先,叠层陶瓷电容器更大容量方向发展,从容量角度看,有可以替代导电性高分子材料的电容器的趋势。另外,好像已经提过多次了,ESR和ESL等寄生成分与导电性高分子电容器相比要低很多。这不单纯是ESRESL低,而是导电性高分子电容器要将ESR和ESL控制在很低就不得不选择大容量产品,而从ESR与ESL的角度看,MLCC以导电性高分子电容器的1/2~2/3的容量即可替代,这是关键之处。也就是说,无需用相同容量来替代导电性高分子电容器。而且,相对尺寸的容量大,因此可以节省空间。此外,寿命长,便于在严苛环境下使用。

虽然MLCC拥有如此众多的优点,但也存在课题。在采用时需要好好探讨高温特性C偏置特性、等级和规格尺寸等。关于安装,也已经介绍过有裂纹啸叫的对策品和对策方法,可以事前列入探讨事项中,一旦发生这类问题可以迅速应对。

最后,作为制造商,我们有此次回说明所用的数据和丰富的经验,因此您如果遇到原因不明的现象等任何困扰,请不要客气,及时和我们联系咨询。

-谢谢您。下次我会就电感请教您,届时还请多多指教。

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