－除輸出紋波之外，輸出電容器還有要注意的地方嗎？

輸出電容器除輸出紋波外，還對(duì)輸出負(fù)載電流的變動(dòng)起到保持穩(wěn)定的作用。例如，CPU從休眠狀態(tài)進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，急劇流過較大負(fù)載電流，發(fā)生輸出電壓一瞬間降低的現(xiàn)象。

－負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)特性是電源的重要特性之一吧。

對(duì)于負(fù)載變動(dòng)的輸出變動(dòng)，在剛才例子中提到的“急劇增加”時(shí)的變動(dòng)和與其相反的“急劇下降”時(shí)均會(huì)發(fā)生。在剛才的CPU例子中，就是從運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)入休眠狀態(tài)等這類條件。在這種情況下，輸出電壓瞬間上升。下面開始講一下“負(fù)載急劇增加時(shí)的輸出電壓下降水平雖然在容許范圍內(nèi)，但負(fù)載急劇下降時(shí)的輸出電壓上升大到出乎意料”的事例。

下面使用表示波形和狀態(tài)的圖來說明。上側(cè)的波形圖中表示同步整流降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓（紅色）和電感電流（深藍(lán)色）以及負(fù)載電流（粉色）。

首先，首先，負(fù)載電流在縱向虛線①（藍(lán)色）的稍前方開始減少，最終幾乎為零。例如，請(qǐng)想象為就像CPU或某種設(shè)備因關(guān)機(jī)的關(guān)系，3A大的負(fù)載電流幾乎變沒。

其次，電感電流在縱向虛線①（藍(lán)色）前方最近的開關(guān)周期的高邊開關(guān)斷開（低邊接通）期間內(nèi)負(fù)載電流開始減少，因此好像多少延遲了斷開時(shí)間，在縱向虛線①（藍(lán)色）的時(shí)間點(diǎn)，下一個(gè)周期（高邊接通/低邊斷開）開始。因此，盡管不需要負(fù)載電流可是電感電流增大。然后，在縱向虛線②（綠色）的時(shí)間點(diǎn)變?yōu)閿嚅_，就這樣持續(xù)斷開狀態(tài)，電感電流減少至零附近。請(qǐng)記住，電感電流在過程中保持著比負(fù)載電流大的狀態(tài)。

接下來，基于負(fù)載電流與電感電流（開關(guān)）的變化來看輸出電壓的關(guān)系。負(fù)載電流開始減小時(shí)，希望輸出盡可能不立即降至最低，高邊開關(guān)仍處于斷開，可是因電源IC控制的關(guān)系使高邊開關(guān)的進(jìn)行了接通動(dòng)作，輸出電壓急劇上升（①藍(lán)色與②綠色的縱向虛線期間）。此時(shí)的導(dǎo)通時(shí)間似乎稍短，因?yàn)樨?fù)載電流正在不斷減小，該時(shí)間點(diǎn)的功率供給在輸出電容器流過大量的電流。

其后，高邊開關(guān)變?yōu)閿嚅_，電感電流減小。電感電流超過負(fù)載電流，其差流過輸出電容器，輸出電壓持續(xù)上升。下側(cè)的波形圖表示電容器電流。

輸出電壓從③紅色縱向虛線附近開始下降，這是因?yàn)殡S著時(shí)間推移電感電流與負(fù)載電流的差，即電容器電流在減小。請(qǐng)?jiān)谙聜?cè)的波形圖中比較電感電流與負(fù)載電流的差和電容器電流的變動(dòng)。可以看出，負(fù)載電流波形的倒置是電容器電流波形，與電感電流交點(diǎn)處的電容器電流是零，以后的倒置區(qū)間是負(fù)值，之后返回至零左右。

輸出電壓的變動(dòng)是Vc＋Vesr，它們?nèi)忌婕半娙萜麟娏?。特別是Vesr，由于按ESR×電容器電流發(fā)生，ESR較大時(shí)輸出變動(dòng)變大是必然的。

－還沒有提及ESL，沒有關(guān)系嗎？

我認(rèn)為在該例的條件下，不需要特別考慮，但當(dāng)負(fù)載電流的減少更急劇時(shí)，會(huì)出現(xiàn)ESL的影響。

－該例中，使用的輸出電容器是導(dǎo)電性高分子型，關(guān)于不同電容器的種類，特別是使用疊層陶瓷電容器時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么樣的不同？

這里有使用各種輸出電容器時(shí)的數(shù)據(jù)。對(duì)包括3種有代表性的導(dǎo)電性高分子型、以及疊層陶瓷－MLCC在內(nèi)的容值和尺寸不同的16種電容器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。從上側(cè)的波形圖看到，負(fù)載急劇下降時(shí)，有較大的輸出電壓的變動(dòng)。其下側(cè)的波形圖是變動(dòng)部分的放大，因電容器的不同種類與容值而有很大差異。

－話雖如此，說實(shí)話由于不便于看清，所以嘗試了映射表示。

前面也說明過，該例的輸出電壓變動(dòng)的主要原因是Vc和Vesr，與電容器的類型無關(guān)，容值大＝必然是ESR小的電容器，其關(guān)鍵要點(diǎn)是像減小這種負(fù)載急劇下降時(shí)的輸出電壓變動(dòng)。

－MLCC的優(yōu)點(diǎn)是什么？

在紋波專題中也提到過，疊層陶瓷電容器－MLCC的ESR和ESL較低，從這些寄生成分的角度來看，即使容值相比導(dǎo)電性高分子型小也可以滿足客戶需求，當(dāng)然，在小型化方面也頗具優(yōu)勢(shì)。容值為導(dǎo)電性高分子型的2/3左右即可。

－明白了。還有其他要注意的地方嗎？

上面所舉的例子，負(fù)載急劇下降時(shí)的電壓上升較大的第一要因是，所使用的電源IC的控制、即負(fù)載急劇下降時(shí)的響應(yīng)特性。反過來講，通過使用負(fù)載減少時(shí)立即跟上型的電源IC，這里出現(xiàn)的現(xiàn)象在容許范圍內(nèi)也許不是問題。

在這里我通過這個(gè)事例想說的是，如果發(fā)生了類似的現(xiàn)象，可通過把輸出電容器換為ESR較小的產(chǎn)品來解決。此外，包括紋波專題在內(nèi)，輸出電容器是在寄生成分ESR和ESL較小方面占優(yōu)勢(shì)，但是由于有些電源IC可能因輸出電容器的ESR較小而產(chǎn)生問題，因此需要進(jìn)行充分的探討。

審核編輯：湯梓紅