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2016.10.20 DC/DC

輸入電容的選擇

轉換器之電感和電容的選定

前次已說明輸出電容的職責和選擇重點。接下來則進入輸入電容的說明。這裡亦沿用輸出電容一項中之圖表,最初先進行復習以便於理解。

輸入電容和輸出電容的職責

與前次同樣,想像DC/DC轉換器電流的流動,溫習輸入及輸出電容會有何種性質的電流流動。

框框中,上方ICO為輸出電容、下方ICIN為輸入電容的電流波形。輸入電容從VIN充電,當電晶體Q1為ON時會放出開關電流IDD。比較大的電流會急劇反覆流動。必須先記住的是,此情況與輸出電容以輸出電壓為中心反覆與輸出漣波電壓連動進行充放電工作不同。

輸入電容的選擇

輸入電容的選擇要素有以下3重點。

1)額定電壓

2)漣波額定電流及漣波發熱特性

3)使用陶瓷電容時:溫度特性和DC偏壓(bias)特性

 

此外,選擇前請注意以下幾點

・額定電壓必須比最大輸入電壓高。

・額定漣波電流必須比IC輸入所發生之最大輸入漣波電流大。

・降壓轉換器中,瞬間輸入電流的最大値與輸出電流相同。

 

流向輸入電容之漣波電流實效値ICIN以下列公式表示。

以此結果為主,並且根據電容漣波電流絕對最大額定和漣波發熱特性的圖表來選擇可對應之電容。

輸入漣波電壓ΔVIN利用以下公式可以算出。

由此公式可知,若輸入電容容量變大時,輸入漣波電壓會變小。

可以選擇陶瓷電容做為輸入電容。使用陶瓷電容時,一般必須注意溫度變化和DC偏壓導致之容量變化。

關於溫度特性,若為CLASS2(高導電率系)類型之EAI記號X5R(-55~+85℃、静電容量變化率 ±15%)或X7R (-55~+125℃、静電容量變化率 ±15%)的話,可充分獲得穩定之溫度特性。

關於DC偏壓,當然須選擇影響少的,不過即使容量、耐壓相同,變動特性也會因封裝尺寸而異。下方圖表為其一例,顯示尺寸大者變動少。總之,請務必從電容廠商取得充分之資訊。

基本上必須根據這些資訊選擇輸入電容,不過試作評估時亦有必要確認摻入漣波之輸入電壓沒有超過耐壓、沒有因漣波電流而產生無法承受之發熱等。

重點:

・選擇重點為額定電壓、漣波額定電流、漣波發熱特性、尤其是使用陶瓷電容時之溫度特性和DC偏壓特性

・輸出電容必須承受高電壓和大漣波電流。

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