输出电容对LDO系统的影响

一般在电源的输出端都会有一个或多个电容，其主要作用是维持输出稳定，同时也过滤掉一些不必要的交流成分。因此人们经常认为电容是解决输出不稳或噪声问题的灵丹妙药，设计时常常会多预留几个电容用于解决问题，却很少考虑电容和电压额定值之外的参数。然而，与所有电子器件一样，电容并不是十全十美的;相反，电容会带来寄生等效串联电阻(ESR)和电感(ESL)的问题，其电容值会随温度和电压而变化，而且电容对机械效应也非常敏感。若选择不当，则可能导致电路不稳定、噪声和功耗过大、产品生命周期缩短，以及产生不可预测的电路行为。

LDO 相对于 DC-DC 等电源而言结构上更加简单，输出电容对系统的稳定性也就更加重要，那么我们该如何选择电容了，是否是越大越好呢?电容材质上又有什么讲究呢?

首先，我们来了简单解下输出电容对 LDO 系统的影响。如下图是 3PEAK 的 TPL700 系列的简单框图。

输出电压通过连接到误差放大器正相输入端的分压电阻采样，误差放大器的反相输入端连接到一个参考电压Vref(bandgap)。输出电容除了提供电容本身外，在系统中还会体现一个等效串联电阻(ESR)，而该 ESR 会系统中产生一个零点，零点频率(FZERO)与 ESR 及电容值密 切相关如下面的公式)。

FZERO = 1⁄(2π × COUT × ESR)

因此我们在给 LDO 选择输出电容时，除了要考虑容值是否足够维持负载调变时的能量提供外，还要考虑其 ESR 对系统的影响，不合适的 ESR 会引起回路振荡。因此一般LDO 产品都会对输出电容提出推荐，如 TPL700 系列在使用中就推荐较小的 ESR≤100mΩ的输出电容;而 TPL1761系列在使用中推荐的电容中 ESR 可以最大允许 3Ω。

电容选择除了容值外，还要考虑耐压、温度、价格等因素。一般耐压要选择电容端实际电压的 1.2 倍以上;超过工作温度范围，不仅会影响电容寿命，甚至直接损坏产品。

常见的不同的电容材质各有优缺点，大致如下:铝电解容量大，ESR 大，精度低，价格便宜;钽电容容量次与铝电解，但比陶瓷电容大，ESR 较小，精度高、稳定性好，价格较高;陶瓷电容的容量低，但 ESR 很小，价格便宜，用途广泛。

当有些 LDO 接陶瓷电容系统不稳定时，你知道可能的原因是什么了吗?

另外再附两篇关于LDO中电容选用的文章：

Low Dropout Regulators—Why the Choice of Bypass Capacitor Matters：https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/why-bypass-capacitor-choice-matters.html

LDO basics: capacitor vs. capacitance：https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/archive/2018/08/01/ldo-basics-capacitor-vs-capacitance