余昊俊

【摘 要】越来越多的直流电压转换器使用陶瓷电容器作为输出滤波的主要部分。直流电压转换器的瞬态特性是由反馈回路的增益和带宽决定的，而陶瓷电容对其有改善作用。 陶瓷电容产生更高的谐振频率以及相位滞后，改善直流电压转换器的稳定运行。 电源设计者需在最坏的情况下对不同条件的器件和参数容差进行分析考量。论文对比介绍了使用不同类型输出电容的影响，性能对比和优缺点。

【Abstract】More and more DC converters use ceramic capacitors as the main part of output filtering. The transient characteristics of DC voltage converters are determined by the gain and bandwidth of the feedback loop， and the ceramic capacitors can improve their performance. Ceramic capacitors cause higher resonant frequency of the output filter and phase lag， which is affecting stable operation of a DC converter. In the worst case， the power designer needs to analyze the device and parameter tolerance of different conditions. In this paper， we introduce the effects of different types of output capacitors， performance comparison， advantages and disadvantages.

【關键词】陶瓷电容；直流电压转换器；环路补偿；稳定性

【Keywords】ceramic capacitor； DC converter； loop compensation； stability

【中图分类号】TN99 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）09-0174-02

1 引言

尺寸，功耗，精确度是衡量DC/DC（直流到直流）转换器的一些重要参数。相比于电解电容，陶瓷电容由于具有更小的体积，更低的ESR（串联等效电阻）而备受欢迎。而在负载电流跳变的条件下，就需要更好的输出滤波器和反馈环路。本文对比了不同类型输出电容下的性能差别，并进行了实测验证。

2 陶瓷电容和电解电容的区别

2.1 主要参数

近年来，由于低成本，小体积等特点，X5R，X7R型陶瓷电容越来越受欢迎。下表1列举了多种输出电容的一些典型特性的对比。相比于电解电容而言，X5R或X7R型的陶瓷电容具有更低的参数变化和容差。 最新的陶瓷电容，容值在10μF到100μF的范围内具有极低的ESR，接近2mΩ至5mΩ。 并且其电容容差为±20%或更低。

2.2 输出纹波

陶瓷电容器的低ESR和ESL显著降低了DC / DC转换器的输出电压纹波。 在这种情况下的输出波纹主要取决于电容值。流经电感的电流也会流过输出电容的ESR，因此，输出电压纹波其实也反映了输出电感上电流的波形。……