電容對于同步降壓轉換器而言，是個至關重要的組件。由于有著各種各樣的電容技術，因此，如圖1所示，在設計同步降壓轉換器時需考慮輸入和輸出電容的參數。
圖1：同步降壓直流/直流轉換器
電力電容的選擇參數如下文表1所示：
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降壓轉換器性能特性
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需考慮的電容參數
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功耗
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有效串聯電阻(ESR)
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電壓紋波性能
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有效串聯電阻(ESR)
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負載瞬態（交流）性能
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有效串聯電感(ESR)
有效串聯電阻(ESR)
電容
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成本
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視技術和供應商而定
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尺寸
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長、寬、高
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可靠性
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電容材料
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表1：降壓轉換器性能vs.電容參數
下文表2所示為各類技術相關的電容特性。
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電容技術
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ESR
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成本
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電流額定值
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標準鋁電解電容
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高
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低
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低
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OSCON電容
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低
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中
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高
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POSCAP電容
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低
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高
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中
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鉭質電容
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中
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中
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中
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陶瓷電容
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非常低
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非常高
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高
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表2：相關電容特性
電容阻抗與頻率的比值也非常重要，因為它決定了降壓轉換器將電容作為儲能容器而非感應器的開關頻率。阻抗可受電容的ESR（有效串聯電阻）和ESL（有效串聯電感）影響，且看起來像一個U形曲線，如圖2所示。圖2中所示的自諧振頻率是電容開始用作感應器的頻率（示例為10uF電容）。理想狀態下，我們希望降壓轉換器以電容區域的開關頻率進行開關操作。
我們可以使用電容組合使阻抗曲線“變平”，以在推高降壓轉換器的開關頻率的同時，使其仍處于電容區域內。電容阻抗因技術和開關頻率而異。
圖2：電容阻抗與開關頻率之比
那么，如何選擇輸入和輸出濾波器選擇電容呢？
對于輸入濾波器，你需要選擇一個電容來處理輸入交流電流（紋波）和輸入電壓紋波。
對于輸出濾波器，你需要選擇一個電容來處理負載瞬態，并將輸出電壓紋波降至最低。
圖3所示方程為確定電容可以承受的輸入電流RMS（均方根）電流。根據輸入電壓、輸入電流RMS電流，以及輸入電壓峰-峰紋波，您可以根據電容數據表選擇電容。建議將鋁電解電容(AlEl)和陶瓷電容結合使用。陶瓷電容的ESR較低，且能夠降低輸入電壓峰-峰紋波，這反過來又能夠減少輸入大電容所需處理的輸入紋波電流。
圖3：輸入電容RMS電流的計算
下文表3所示為輸出電容的選擇標準：
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電容參數
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負載瞬態性能
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輸出電壓紋波
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大電容（用于儲能和將能量向負載側傳遞）
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主要作用
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主要作用
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ESR
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主要作用
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主要作用
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ESL
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主要作用
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次要作用
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表3：輸出電容的標準
下文圖4所示為每個輸出電容元件對降壓轉換器負載瞬態性能的作用機制
圖4：電容的負載瞬態性能標準
如下文圖5-6所示，電容的輸出電壓過沖、下沖和峰-峰電壓紋波計算值可用于確定電容。
圖5：確定輸出電壓下沖和過沖用輸出電容
圖6：確定輸出電壓峰-峰紋波處理用輸出電容
以下所示為輸出電容的一個選擇示例
輸出電容
2A～10A負載階躍 @ 15A/ms
使用2x 1000 mF鋁質電解電容器：19mW ESR
PLOSS = (3.32/2)2x 19/2 x 10-3= 0.024W]
為了幫助降低尖峰，加入兩個10 mF陶瓷電容器(1210)，分別為0.8mW ESR、1.1nH ESL
該選擇方案能夠提供：
1.7mV輸出電壓下沖
10.7mV輸出電壓上沖
19.9mV電壓尖峰
2.8mV輸出電壓峰-峰紋波
所以，設計降壓轉換器時，記住這些電容選擇標準，您就可以設計出高性能、穩定且可靠的解決方案了！嘗試在您的下一個直流/直流供電設計中使用一款TI的降壓轉換器和降壓控制器產品吧！ |
