输出电容的选型

5.8 输出电容的选型

5.8.1 输出电容的作用

开关转换器输出端的电容可分为两种，一种是大容值的储能电容，一种是小容值的滤波电容。

储能电容，用于维持直流输出电压或者说平滑输出端的纹波电压（因为电容上的电压不能突变，所以电容可以平滑电压的波动），并提供负载瞬态电流。小容值电容主要用于滤除高频噪声，使得电源更“干净”。

5.8.2 输出电容ESR带来的不良影响

我们知道，电容的特性之一就是，具有等效串联电阻ESR这个寄生参数。在除了COT控制架构的降压电路应用中（传统COT控制架构需要输出端纹波电压的参与），我们总是期望输出电容的ESR尽量小，因为较大的ESR将带来以下不良影响：

(1) ESR越大，输出端的纹波电压也相对越大，这可以从输出电容ESR纹波电压分量计算公式 **∆V_(COUT,ESR) = ∆IL × ESR **看出。

(2) 因为降压电路的输出电容上始终有交流电流，ESR越大，功率损耗（Output Capacitor Loss due to ESR）也相对越大，从而导致电路的转换效率越低。这可以从对应的功率损耗计算公式 P_(CO,LOSS) = I_(CO,RMS)^2 × ESR 看出。

(3) 输出电容的ESR会影响开关电源的环路稳定性。

5.8.3 输出电容取值的考量因素

(1) 首先，要满足电路设计需求中的动态响应（负载调整率的要求），即负载由“轻”到“重”时，为负载提供足够的能量，而不使输出电压产生较大的下冲（undershoot），即负载变化时输出电压的变化量不超过目标值。

(2) 其次，当负载由“重”到“轻”时，能够吸收功率电感上储存的能量，而不使输出电压产生较大的上冲（overshoot），即将输出电压上的过冲抑制在设计需求之内。

(3) 再次，要满足电路设计需求中的纹波电压范围，将纹波电压“钳位”在设计需求之内。比如，设计需求输出纹波电压峰峰值为100mV，按照相应的设计方法选择输出电容种类和容值大小，使得输出端的纹波电压峰峰值不超过100mV，就是这里所谓“钳位”的意思，与钳位二极管将电压钳位在一定的水平类似。

以上三点，分别对应着前文所述TPS54561DPRT规格书中(35)(36)(37)三个公式。

(4) 最后，所选型的电容，容值、ESR和均方根电流都要满足设计需求。