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DC/DC转换器的电感和电容器的选定-输入电容器的选型

李红 来源:jhhfhgj 作者:jhhfhgj 2023-02-23 09:29 次阅读

本文是对“DC/DC转换器的电感和电容器的选型”一文中“输入电容器的选型”的补充。

输入电容器的选型-补充

在前面的文章中,为了对输入电容器进行选型,回顾了输入电容器和输出电容器作用,并介绍了输入电容器选型的关键要点、电压和纹波电流的额定值、纹波发热特性、陶瓷电容器的温度特性和DC偏置特性。

由于许多实际电路中的输入电容器是除前面文章中介绍的主要CIN外,还常与用来降低高频噪声的被称为“CBYPASS”的电容器相结合使用,因此在本文中将对CBYPASS进行补充说明。

输入电容器CBYPASS的作用

DC/DC转换器的输入需要电容量较大的输入电容器CIN,其作用是作为输出开关导通后从输入急剧流入电流时的电流供给源,用来降低此时产生的纹波电压。通过采用适合的CIN,可使输入电压相对于输出开关保持稳定。右图是经常用来解释相关内容的示意图。

pYYBAGPy0LGAPOfvAABO7iyoJYQ309.gif

但是,在实际的输入中,不仅有本来的输入电流ON/OFF带来的纹波,开关引起的高频电流转移也表现为电压尖峰或噪声。这些会作为噪声干扰给其他部分带来不利影响,因此需要降低。下图表示相对于输入中的电流转移,纹波与噪声的关系。

poYBAGPy0LOAZikJAAB7gDGZ6ek388.gif

综上所述,输入中存在开关频率的纹波和高频噪声两种频段的噪声。

如前所述,CIN的主要目的是降低纹波电压,因此应该选用静电量容较大的电容器。然而,一般情况下,适合CIN的电容器在高频段的阻抗特性较差,即使能够有效降低纹波电压,也不能充分降低高频噪声。因此,就需要在更高频段增加阻抗低的电容器。为区别于CIN,将这种电容器称为“CBYPASS”。通常使用约0.1µF的陶瓷电容器。其目的与“用于降低高频噪声用的去耦(或旁路)电容器”相同。

下图是同时存在CIN和CBYPASS的电路示例,C2为CIN,C4为CBYPASS。另外,作为示例给出了CIN=22µF、CBYPASS=0.1µF的阻抗特性。输入可获得两种电容器的合成阻抗特性。

pYYBAGPy0LSAYDwCAABr0fK2mf4885.gif

如果输入电容器的电容量较小也可以,则可以采用1个陶瓷电容器,CIN和CBYPASS并用。但是,需要确认电容器的阻抗特性以及产生的纹波和噪声的频率。

PCB板上配置时的注意事项

输入电容器应尽量靠近IC的VIN引脚配置,这是PCB布局的大原则。众所周知,如果配置距离过远,将需要通过与其距离相应的PCB布线的寄生电感,因电感和急剧的电流ON/OFF,会产生意想不到的大尖峰电压。

此外,还有一个原则就是电容量小的电容器要配置于离噪声源近的位置。在这种情况下,由于VIN(PVIN)引脚对应噪声源,因此如电路图所示,从IC的PVIN看,应按CBYPASS(C4)、CIN(C2)的顺序进行配置。CIN一般选用小的积层陶瓷电容器,因此比较容易靠近IC的VIN引脚附近配置。

审核编辑:汤梓红

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