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開關(guān)電源輸入/輸出電容器從MLCC替換為混合電容器的案例
近年來，多層陶瓷電容器（MLCC）通常用作開關(guān)電源電路的輸入和輸出電容器。盡管具有卓越的ESR和ELS特性的MLCC可用于開關(guān)電源，但它們并非沒有諸如大容量，大數(shù)量和成本之類的問題。本文介紹了用導(dǎo)電聚合物混合鋁電解電容器（“混合電容器”）代替這些MLCC的案例。
取代用作開關(guān)電源電路輸入電容器的MLCC
開關(guān)電源電路的輸入需要輸入電容器，通常稱為CIN。輸入電容器的作用是使由于功率晶體管的開關(guān)而引起的放電產(chǎn)生的紋波電流和來自輸入電源的電荷，由于輸入電壓的波動(dòng)而引起的紋波電流等能夠穩(wěn)定輸入電壓并減少由這些引起的噪聲潮流。因此，輸入電容器需要與開關(guān)電流兼容的紋波電流額定值，包括發(fā)熱在內(nèi)的溫度額定值，低ESR（等效串聯(lián)電阻）等。通常，MLCC，鋁電解電容器等用作輸入電容器。特別是，具有出色的ESR和ESL（等效串聯(lián)電感）特性的小型MLCC通常用作輸入電容器。然而，
混合電容器是其電解質(zhì)與導(dǎo)電聚合物和電解質(zhì)液體融合的電容器，具有展示導(dǎo)電聚合物和電解質(zhì)液體兩者的優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)異特性，并且具有大容量，低ESR，低泄漏電流和高可靠性。
?更換MLCC的實(shí)例：汽車ECU（車身控制單元）中的降壓DC / DC轉(zhuǎn)換器
在這種情況下，將開關(guān)電源電路的輸入電容器MLCC替換為混合電容器。該降壓型DC / DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率為100 kHz-300 kHz，并且使用兩個(gè)電容相對(duì)較大的50 V，10 μF（3225 mm）MLCC作為輸入電容器。這些MLCC可以用一個(gè)50V，22μF（Φ6.3x 5.8mm）混合電容器代替。
之所以可以進(jìn)行這種替換，是因?yàn)槿缬疑辖堑念l率特性圖所示，此混合電容器的阻抗等于或低于在該步驟的開關(guān)頻率范圍為100 kHz-300 kHz的MLCC的阻抗降壓DC / DC轉(zhuǎn)換器。
但是，基于該曲線圖可以假定，因?yàn)?span>MLCC的阻抗在高頻范圍內(nèi)較低，所以高頻降噪效果較高。如果實(shí)際要解決高頻噪聲問題，那么可以通過添加用于解耦等的小容量通用MLCC來降低高頻范圍內(nèi)的阻抗。
右下方的圖表顯示了將0.1 μF和4.7 μF MLCC添加到混合電容器時(shí)的頻率特性。它表明在高頻范圍內(nèi)阻抗的提高。
替換用作開關(guān)電源電路輸出電容器的MLCC
開關(guān)電源電路的輸出需要輸出電容器（COUT），例如，在降壓DC / DC轉(zhuǎn)換器中，它們與輸出電感器一起構(gòu)成LC濾波器并平滑輸出電壓。輸出電容器通過以輸出電流為中點(diǎn)進(jìn)行切換來重復(fù)三角紋波電流（電感器電流）的充電和放電。為了降低使用輸出電容器的開關(guān)電源的輸出紋波電壓，采用了降低ESR和增加電容的方法。ESR是一個(gè)重要因素，因?yàn)檩敵黾y波電壓僅與紋波電流和ESR成正比。通常，MLCC，鋁電解電容器等用作輸出電容器。
?更換MLCC的實(shí)例：電動(dòng)汽車（EV）隔離式降壓DC / DC轉(zhuǎn)換器
這是一個(gè)案例示例，其中將電動(dòng)汽車用隔離降壓型DC / DC轉(zhuǎn)換器的輸出電容器從具有MLCC +鋁電解電容器的配置替換為具有混合電容器的配置。原始輸出電容器由40個(gè)并聯(lián)的25V，10μF（3216尺寸）MLCC和兩個(gè)并聯(lián)的25V，330μF（?10x 10.2 mm）鋁電解電容器組成。可用并聯(lián)的十二個(gè)25V，330μF（?10x 10.2 mm）混合電容器代替。（10×10.2mm）
之所以可以進(jìn)行這種替換，是因?yàn)樵摳綦x式降壓型DC / DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率范圍為100 kHz-300 kHz，并且在該頻率范圍內(nèi)使用混合電容器的配置的ESR和阻抗等于或低于該范圍。 MLCC +鋁電解電容器的原始配置。
該圖顯示了使用MLCC和鋁電解電容器的原始配置（黑色）的頻率特性，以及使用混合電容器的替代配置（粉紅色）的頻率特性。每條實(shí)線表示阻抗，每條虛線的ESR特性。就ESR和100
kHz-300 kHz阻抗（這是DC / DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率范圍）的特性而言，使用混合電容器的配置更好。當(dāng)高頻噪聲成為問題時(shí)，如更換輸入電容器所述，可以通過添加小容量MLCC進(jìn)行糾正。