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何謂最適合開關電源的電容和電感

總整理

電容篇 -8-

Keyword
  • 積層陶瓷
  • MLCC
  • 大容量化
  • 功能性高分子
  • 漣波
  • ESR
  • ESL
  • 高溫特性
  • DC偏壓特性
  • 省空間
  • 壽命長
  • 破裂
  • 聲響

-在「最適合開關電源的電容和電感」這個主題中,首先就電容提出了各種問題。此外,不光只是電容的觀點,您也做了與開關電源相對的説明。我認為這對從事開關電源設計的工程師來說是非常有用的資訊。

光是電容就提了7次之多,在這裡我想簡單做一下總整理。

電容篇

一開始以電容本身為話題,說明了積層陶瓷電容(MLCC)的構造或基本特性,並且將使用於DC/DC轉換器時的著眼點分為輸入和輸出。此外,在MLCC打件相對課題中也提到了2次左右。

-那麼,能否麻煩您重新敘述其各自的重點?

「1:積層陶瓷電容已大容量化」的話,有提及到本公司可以提供470µF的MLCC。想必有人會認為MLCC只有比較小容量的系列,不過我希望大家能夠認知,在On-board的DC/DC轉換器設計中備有可以充分對應的容量。而且,這個尺寸的容量在過去由電解電容取代的領域中具有競爭力。積層陶瓷電容的極低ESR和ESL、高容量/尺寸比、以及壽命長等是重點所在。

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-在「2:除了電気性規格外亦須了解包含材料或容器在內的特性」中,您也談到了MLCC特性上的課題。

高溫特性和DC偏壓特性是使用MLCC時必須事先知道的特性。此外,希望大家也能事筅記住的是,特性因等級或容器﹙case﹚尺寸而有所不同,DC/DC轉換器需要X7R或X6S等級。

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「3:在選擇輸入電容方面著眼於漣波電流、ESR、ESL」的話,有說明到使用MLCC作為DC/DC轉換器輸入電容時的著眼點。輸入電容由於負責大電流的充放電,故漣波或偏壓會因ESR和ESL等寄生成分而產生。此外,也需要注意發熱問題。針對這些,ESR和ESL非常小的積層陶瓷電容是有效果的。

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-在「4」和「5」中,您說明了作為輸出電容使用時的注意點等。

「4:評估輸出漣波時須注意輸出電容的ESL」的話,想必大家都知道輸出漣波和ESR的關係,不過希望大家能知道,若接近方形波的漣波電壓朝輸出產生時則是ESL的影響。

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「5:輸出電容的ESR對負載減少時的輸出變動有極大影響」的話,已說明了負載急速減少時輸出電壓將仰賴ESR升高的現象。這是評估輸出漣波時最好必須確認清楚的重點。

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-在「6」和「7」中,您說明了打件相對問題。

是「破裂」和「聲響」吧。兩項都說明了已實施對策的MLCC,而且金屬框的有效性都高。此外也有說明,利用對策產品時有時必須檢討高度或變更機板設計。

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-能否請您彙整DC/DC轉換器設計上積層陶瓷電容的定位作為總結呢?

首先,由於積層陶瓷電容的大容量化,從容量的觀點來看位於可以取代功能性高分子材料電容的狀況。此外,之前似乎已多次提及,ESR或ESL等寄生成分也比功能性高分子電容低很多。不僅如此,在功能性高分子電容方面,為了將ESR或ESL壓低而不得不選擇大的容量。然而在ESR和ESL的觀點上,MLCC能夠以功能性高分子電容1/2~2/3的容量取代是一大重點。也就是說,取代功能性高分子電容未必需要相同容量。再加上,容量相對於尺寸來得大,因此節省空間。另外,壽命長對於嚴酷環境下的使用也很有利。

MLCC雖然具備這種優點,但也有課題。有關於高溫特性和C偏壓特性、等級或CASE尺寸等問題,採用時有必要確實檢討。而打件方面,也可以藉由了解破裂或聲響的對策性產品或對策方法來事先檢討事項,如此一來若發生那類問題的話也可以迅速對應。

最後,身為廠商,由於擁有這次說明所使用的資料資料或豐富的經驗,如果發生原因不明的現象等任何疑問時,請不必客氣儘管咨詢。

-謝謝。那麼,接下來我想請教有關於電感的問題,麻煩了。

電容篇 -1-

電容篇 -2-

電容篇 -3-

電容篇 -4-

電容篇 -5-

電容篇 -6-

電容篇 -7-

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