為什么要將電解電容器更換為MLCC呢？有哪些好處

關鍵字：電解電容貼片電容電容壽命作者：admin 來源:不詳發(fā)布時間：2017-07-25 瀏覽：171

1、MLCC的大容量化使其可用于更換電解電容器

隨著作為電子設備主要角色的LSI與IC的高集成化，向其進行供應的電源向低電壓化趨勢發(fā)展，同時，隨著多功能化的發(fā)展，消費電力隨之增大，且形成大電流化的趨勢。為應對低電壓及大電流化，電子設備的電源開始采用分散電源系統(tǒng)，從中間總線轉換器將多個小型DC-DC轉換器（POL轉換器）配置在LSI及IC等負載附近。

POL轉換器外接有多個電容器。尤其是平滑用輸出電容器中需要很大的靜電容量，因此以往一直使用鋁電解電容器及鉭電解電容器。

但，這些電解電容器難以小型化，因此會阻礙電路向節(jié)省空間的方向發(fā)展。同時，還存在波紋電流導致自己發(fā)熱較大等問題。

多用于電子設備中的MLCC雖然擁有優(yōu)異特性，但其靜電容量較小，因此主要用于濾波電路或高頻電路中。但近年來，隨著MLCC的電介質薄層化及多層化技術的發(fā)展，數10～100μF以上的大容量MLCC實現了產品化，從而使其可用于更換電解電容器。

2、各類電容的使用注意事項

MLCC、鋁電解電容器、鉭電解電容器的主要特點與注意事項如下所示。在更換為MLCC時，需要了解這些電容器的優(yōu)點與缺點，同時還需要知曉在使用時的注意點。

大容量MLCC可用于更換電解電容器，但需要注意的是，其存在溫度及DC偏壓會導致較大靜電容量變化率的缺點。同時，ESR過低的特點起到了反效果，這可能會導致在電源電路中發(fā)生異常振動。

問題：為什么將MLCC作為DC-DC轉換器的輸出電容器使用時會發(fā)生異常振動？

MLCC特點在于低ESR，但與鋁電解電容器相比ESR過低，因此反而引起了DC-DC轉換器輸出電壓不穩(wěn)定，從而產生振動。

如圖所示，將DC-DC轉換器的輸出電壓與標準電壓相比，其誤差部分通過誤差放大器(ErrorAmplifier)發(fā)達后進行負反饋，從而得到一定的穩(wěn)定直流電壓。但平滑電路的電感器(L)與電容器(C)會引起信號的相位延遲。相位延遲接近180°時會變?yōu)檎答仩顟B(tài)，引起不穩(wěn)定，從而產生振動。

問題：用于防止異常振動的相位補償是什么？

負反饋是否穩(wěn)定工作可通過稱為波德圖的圖表進行判定。該圖表的橫軸表示頻率，縱軸表示增益（Gain）與相位。

因電感器(L)與電容器(C)產生的相位延遲越接近180°，則會變?yōu)檎答�，從而輸出變得不穩(wěn)定，但相位延遲在180°時通過將增益控制在1及以下(0dB及以下)時，可收斂信號，從而防止振動發(fā)生。

因此，為減少相位延遲，通過在誤差放大器周圍連接電容器或電阻來去除相位延遲進行調整。這種方法稱為相位補償。在輸出電容器中，以往使用ESR較高的鋁電解電容器的設計中不會產生問題，但ESR較低的MLCC會發(fā)生補償不足，從而會引起異常振動，因此在更換時需要注意。

TDK提供可將ESR設計為任意數值的ESR控制電容器�？捎行ё鳛橄辔谎a償進行使用。詳細內容于后述“更換為MLCC的事例去耦電容器（旁路電容）”內的問題中進行說明。

3、容量大，但會因自己發(fā)熱容易導致壽命變短的電解電容器

電容器的ESR會根據頻率不同而發(fā)生變化。

將某一頻率中電容器的ESR表示為R，波紋電流表示為I，則RI2的電力出現熱損耗，從而使電容器自己發(fā)熱。

電解電容器擁有大容量的特點，但由于其ESR過高，因此波紋電流導致發(fā)熱過大是其缺點。

電容器可接受的波紋電流上限值稱為允許波紋電流。若使用時超過允許波紋電流時會縮短電容器的壽命。

注：ESR與波紋電流

理想的電容器是只有靜電容量的元件，但現實中，其還擁有因電極帶來的電阻成分與電感成分。電路圖中無法標識的電阻成分稱為ESR（等效串聯電阻）、電感成分稱為ESL（等效串聯電感）。

直流電流雖然是以一定電壓并沿一個方向流動的電流，但電源電路的直流電流中重疊有噪聲電流等各類交流成分。例如，通過對商用交流電進行整流（全波整流）后得到的直流電流中包含有周期為商用交流電2倍的微波（波紋）狀脈動電流。同時，開關方式的DC-DC轉換器中，直流電壓重疊有開關周期的脈動電流。這些均稱為波紋電流。