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深圳市宸远电子科技有限公司
主营产品: 高压贴片电容,贴片安规电容,贴片压敏电阻,贴片高容值电容 |

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更新时间:2016-08-27 14:00:31浏览次数:252
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4、将DC-DC转换器中的电解电容器更换为MLCC的优点
将DC-DC转换器的输出电容器从电解电容器更换为MLCC(积层贴片陶瓷片式电容器)不仅能够抑制波纹,同时还可通过小型低背形状为电路线路板带来节省空间、长寿命化以及提高可靠性等多种优点。
1)抑制波纹、高可靠性、长寿命化
ESR较高的电解电容器会因波纹电流导致自己发热,从而缩短寿命。
MLCC的ESR比电解电容器降低量达到两位数,在实现长寿命的同时提高了可靠性。
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2)小型化
通过更换为小型低背形状可使电路线路板更加节省空间。
问题:通过增加电解电容器的容量是否可以抑制波纹电流?
电解电容器的静电容量增大能一定程度降低ESR。但一般情况下很难通过增加容量实现抑制波纹。这是因为随着容量增加,时间常数也会相应增加的原因。
电容器的充放电过程等过渡现象的响应速度是以时间常数(τ)的指标进行表示的。在由电阻(R)与电容器(C)构成额RC电路中,时间常数τ=RC(R的单位为欧姆[Ω],C为静电容量,单位为法拉[F])。时间常数越小,电容器充放电所需时间则越短,而时间常数越大则时间越长。
若使用过大容量的电解电容器,时间常数也会变得*,因此在短时间内反复开关的DC-DC转换器中,开关OFF的时间内无法完成放电,从而电解电容器中会残留电荷。结果无法充分降低电压,电压波形发生扭曲,从而使输出不稳定,zui终无法得到良好的抑制波纹的效果(图14)。
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而在MLCC中,在较广的频率频带中ESR较低,因此不会产生以上问题,将电解电容器更换为MLCC后,可实现良好的波纹抑制效果。
为何现在要将电解电容器更换为MLCC
1、MLCC的大容量化使其可用于更换电解电容器
随着作为电子设备主要角色的LSI与IC的高集成化,向其进行供应的电源向低电压化趋势发展,同时,随着多功能化的发展,消费电力随之增大,且形成大电流化的趋势。为应对低电压及大电流化,电子设备的电源开始采用分散电源系统,从中间总线转换器将多个小型DC-DC转换器(POL转换器)配置在LSI及IC等负载附近。
POL转换器外接有多个电容器。尤其是平滑用输出电容器中需要很大的静电容量,因此以往一直使用铝电解电容器及钽电解电容器。
但,这些电解电容器难以小型化,因此会阻碍电路向节省空间的方向发展。同时,还存在波纹电流导致自己发热较大等问题。
多用于电子设备中的MLCC虽然拥有优异特性,但其静电容量较小,因此主要用于滤波电路或高频电路中。但近年来,随着MLCC的电介质薄層化及多层化技术的发展,数10~100μF以上的大容量MLCC实现了产品化,从而使其可用于更换电解电容器。
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2、各类电容的使用注意事项
MLCC、铝电解电容器、钽电解电容器的主要特点与注意事项如下所示。在更换为MLCC时,需要了解这些电容器的优点与缺点,同时还需要知晓在使用时的注意点。
大容量MLCC可用于更换电解电容器,但需要注意的是,其存在温度及DC偏压会导致较大静电容量变化率的缺点。同时,ESR过低的特点起到了反效果,这可能会导致在电源电路中发生异常振动。
问题:为什么将MLCC作为DC-DC转换器的输出电容器使用时会发生异常振动?
MLCC特点在于低ESR,但与铝电解电容器相比ESR过低,因此反而引起了DC-DC转换器输出电压不稳定,从而产生振动。
如图所示,将DC-DC转换器的输出电压与标准电压相比,其误差部分通过误差放大器(ErrorAmplifier)发达后进行负反馈,从而得到一定的稳定直流电压。但平滑电路的电感器(L)与电容器(C)会引起信号的相位延迟。相位延迟接近180°时会变为正反馈状态,引起不稳定,从而产生振动。
问题:用于防止异常振动的相位补偿是什么?