电源电路的基础知识(3)～开关稳压器的设计步骤～

输出电容器的选定

选定输出电容器时应该注意的一点是电容特性和ESR(等效串联电阻)。

譬如，常用于开关电源的MLCC（多层陶瓷电容器），众所周知会由于温度和DC偏压而导致电容下降(图2)。

其中，温度特性通常用EIA标准的代码来表示。“X5R”产品的电容在高温下也会有轻微的下降，而“Y5V”产品的电容会有明显的下降，所以需要注意。需要事先考虑输出电容器的环境温度在工作过程中会上升多少，并选择合适的电容器。
此外，由于高介电常数系的MLCC的电容在施加直流电压时有显著下降的趋势，如果仅通过标称电容来选择电容值，则有可能在实际使用条件下无法获得期望的特性。

有关这些课题，也请结合参照技术信息 “用导电性聚合物电容器解决MLCC的课题”。

理想情况下，电容器应该只有静电电容(C)，但实际的电容器除了C分量外还包括等效串联电阻(ESR)、等效串联电感(ESL)、绝缘电阻(IR)(图3)。

其中作为电阻分量的ESR是导致电压降的原因，当负载电流继续变动时，电压降也会随之变动，到达负载的电压下降。此外，如果ESR较高，则因开关而产生纹波电流的吸收效果将会下降，电容器的寿命将会因ESR和纹波电流产生的热量而缩短。因此，需要注意的是，ESR高的电容器的使用条件受到了极大的限制。
一般来说，钽电容器和铝电解电容器是ESR高的电容器，而MLCC和导电性聚合物电容器则是ESR低的电容器。
有关电容器的ESR，也请参照技术信息 “电容器的基础知识(1)～机制、使用方法、特性～” 和 “开关电源的MLCC输入/输出电容器向混合电容器置换的事例” 。

1. 电容特性
2. ESR(等效串联电阻)

输出电感器的选定

在选定输出电感器时，要注意供应商列出的标称电感。标称电感是在一定频率下测量的值，一般包含±30%左右的误差。在作为开关电源的输出电感使用时，必须通过数据表的特性图来确认在开关频率处可以得到所需的电感。
此外，当直流电流叠加时，电感器的电感变小。电感比初始值下降-30%的电流用“额定电流：直流叠加”这样的规格项来表示(表2)。详情请参照技术信息 “电感器(线圈)的基础知识(2) ～特性和种类～”。
由于电感的特性与电容器、电阻的特性相比很难直观地理解，所以我们建议用户参照供应商的技术信息或进行咨询来选择适合设计电源的电感器。