本帖最后由 sinasun 于 2023-2-19 17:31 编辑
电源设计，输出电容和电压纹波息息相关，大容量的MLCC可以得到良好的输出电压特性。 电容器的基本特性是“通交流、隔直流”。所以在电路中可用作耦合、滤波、旁路、去耦…… 。电容器的容抗是随频率增高而下降；电感的感抗是随频率增高而增大。所以在电容、电感的串联或并联电路中，总会有一个频率下容抗与感抗的数值相等，这时就产生谐振现象。所以电容与电感可以用来制作滤波器(低通、高通、带通)、陷波器、均衡器等。用在振荡电路中，制作LC、RC振荡电路。滤波电容并接在整流后的电源上，用于补平脉冲直流的波形。 但要实现以上功能，前提是需要确定合适的容值。如果选择一个10uF的MLCC，是否就能利用是其标称的10uF容量了？ 答案，显然是不能的。电容的容量，受到精度，温度和施加在电容两端的直流电压影响。 所以在实际的应用场合，需要考虑应用环境的工作电压，工作温度等等因素。 以TDK的CGA6P3X7S1H106M250AE的10uF电容分析。 温度特性是X7S，表明在10uF的电容标称容量情况下，受温度特性影响，电容容值会在高低温环境下变化±22% 电容标称容量精度是M等级，表明其生产工艺精度，在标称容量的基础下，会正负变化20% 这两个精度是从电容的MPN号可以看出 继续看详细的Datasheet，发现电容容量还受到其他因素的影响而变化： 如果应用在高低温变化剧烈的场景，容值还会变化±10% 贴片安装的时候，应力过大，也会影响容值，变化范围是10% 比如生命周期的变化，随着使用寿命的增加，电容容值会发生变化，变化精度是±12.5% 还有一些特殊的工况，也会影响容值。在一般的应用中，就不用考虑。以上的场景，在大部分电子产品中，基本都会遇到的，所以要考虑。 还有一个对容值影响比较大的因素-直流电压，施加的直流电压越高，有效容值就越小。
分析了这么多影响电容容值的因素。对于一个DC-DC输出12V的电路，输出电容选用CGA6P3X7S1H106M250AE， 工作的环境是-10到85度，工作寿命五年。 按照该条件，在DC bias作用下，有效容值是10uF*84%=8.4uF 电容生产精度是M等级，为±20% 温度变化精度X7S为±22% 贴片变化精度为10% 寿命变化精度为12.5% 这么多精度，按照行业经验，考虑各个不同因素的影响，采用均方根的计算求解总的容量精度，得到为33.8% 所以经过5年使用后，标称容量为10uF的CGA6P3X7S1H106M250AE， 最大有效容值10uF*84%*(1+33.8%)=11.23uF 最大有效容值10uF*84%*(1-33.8%)=5.6uF 从得到结果来看，电容的有效容值变化范围是很大的。因此对电压一致效果的影响也是很大的。一般电容充放电引起的纹波用下面的公式计算。电容越小，纹波越大。因此随着使用寿 命的增加，输出电压的纹波会逐渐增加。所以在设计电路的时候，需要将这些因素考虑在内。 对于滤波器设计，电容容值影响就更大了。会改变电路的截至频率，严重的会造成产品不能正常工作。使用LTspice简单仿真就能看出，不同容值情况下，截至频率在发生变化。实际应用中，一定要结合产品的特性，选择符合要求的电容。毕竟电容一旦有变化，产品的性能就会影响很多。
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