开关电源的MLCC输入/输出电容器向混合电容器置换的事例

前言

近年来，作为开关电源电路的输入电容器或输出电容器使用MLCC（层叠陶瓷电容器）的情形愈来愈多。ESR和ESL特性优异的MLCC对开关电源来说是有用的，但这不意味着不存在容值，器件个数，成本等课题。这里介绍用导电性聚合物混合铝电解电容器（下称混合电容器）来置换此类MLCC的事例。

置换被用于开关电源电路的输入电容器的MLCC

开关电源电路的输入端一般需要被称作CIN的输入电容器。输入电容器发挥着这样的作用，它能吸收功率晶体管开关引起的放电和来自输入电源的充电引起的纹波电流、及输入电压的变动引起的纹波电流等电流，稳定地保持输入电压，减轻因这些因素而引发的噪声。因此，要求输入电容器具备对应开关电流的纹波电流额定值、也包括发热在内的温度额定值、低ESR（等效串联电阻）等特性，一般使用MLCC和铝电解电容器等电容器。小型尺寸的MLCC，因其ESR特性、ESL（等效串联电感）特性尤其优异而被作为输入电容器来使用，根据电源电路的频率特性可从MLCC向混合电容器置换。

混合电容器是使导电性聚合物和电解液融合于电解质的电容器。这种电容器兼备导电性聚合物和电解液这两者的优异特性，具有大电容、低ESR、低漏电流、高可靠的特点。

・置换MLCC的事例：车载ECU（Body控制单元）内的降压DC/DC转换器

这里列出用混合电容器来置换开关电源电路的输入电容器MLCC的事例。此降压DC/DC转换器的开关频率为100kHz～300kHz，输入电容器曾使用2个静电电容比较大的MLCC，50V 10µF（3225mm）。如今则可以用1个50V 22µF（Φ6.3×5.8mm）的混合电容器来置换。

频率特性比较　混合电容器 vs. MLCC

如右上的频率特性图形所示，之所以能够进行如此置换，是因为在作为此降压DC/DC转换器的开关频率100kHz～300kHz的范围内，此混合电容器的阻抗与原先的MLCC同等或在其以下。

但是，从图形中可以推测，MLCC的阻抗在高频区域低，高频噪声的削减效果更大。如果实际上是高频噪声的问题，则可通过追加在解耦合等中通常被使用的小容量的MLCC来设法降低高频区域的阻抗。

右下的图形所示为对混合电容器分别追加了1个0.1µF和1个4.7µF的MLCC而得到的频率特性，可以看出高频区域的阻抗得到了改善。

小结

这里介绍了用混合电容器来置换被作为开关电源电路的输入电容器或输出电容器使用的MLCC的事例。输入电容器和输出电容器中，各个事例的电源电路的开关频率都是100kHz～300kHz，能够实现替代的理由是在此频带内可将混合电容器构成的阻抗和ESR降至与原先的MLCC构成同等或其以下。任何情况下都必须符合作为整个电源电路的噪声和EMI要求，本次我们列出了可通过混合电容器来置换大容值MLCC的可能性。

相关产品信息

导电性聚合物混合铝电解电容器