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在实际电路中,10uF的电容究竟有多少uF?

妮mo 达尔闻说 2022-04-25

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在设计LDO电路时,通常我们需要在输入,输出端添加电路。但如果输入电容和输出电容没有,会有什么问题呢?

去掉图中圈出的两个电容

于是我们通过测量输出电源的纹波,发现两者之间的对比。没有输入输出电容的电源的纹波很大的。

在所有LDO电源设计中,LDO PSRR的参数非常重要PSRR称为电源纹波抑制比,指的是如果电源输入端的电压有一个纹波的变化,输出端会不会产生纹波,产生的纹波大小有多少。假如PSRR=66dB,输入端的纹波大小Vinripple为正负50mv,那么输出端的纹波Vinripple是多少?50/2000mv。如果没有输入输出电容,输出端的纹波会立马体现出来。
切记:LDO使用的时候,输入电容可不加,但是必须要加输出电容。最好输入输出电容都添加,特别是精密的应用场合。
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接下来我们看看在选择电容时,是否也要讲究呢。从LT1117的手册中,我们发现有这么一段话:

LT1117的输出电容的作用是频率补偿,也就是说和噪声是息息相关的。容值的要求是最小10uF的钽电容,或者是50uF的铝电解电容。然后,不管选用哪种电容,电容的ESR一定要小
那是否可以直接选择10uF的电容呢?当然是不行的。这就需要考虑到电容的这些参数:直流偏置电压、公差、TCR。很重要的工程经验:如果选择的是10uF的电容,很有可能在实际电路里的使用容值仅仅不到一半。下图即可说明问题所在:

所以我们可以总结,LDO在选择输出电容时,要考虑电容的直流偏置降额、温度降额、及制作商容差
直流偏置降额:电容与直流偏置电压和电容器尺寸的关系如下

其实,也有一些电容的容值是不随着电压波动这么大的,这些电容显然价格会更贵。通常我们用到的大部分电容,还是会有上图的关系存在。
温度降额:通常我们会看到电容上标有X7R,到底是什么意思呢?
想知道X7R的意义,下周四晚上8:00,硬件工程师基础设计知识系列直播课,白纪龙将会详细介绍。
制作商误差:电容在生产时,厂家会标注这个电容的容差范围,比如±15%。
假如在上面的LDO电路中,输出电容直接选择10uF,在考虑到电容的这些参数影响之后,实际的电容值仅为3.5uF,是远远不够的。

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那么,在开关电源中如何选取电容参数呢?白纪龙老师在硬件工程师基础设计知识系列直播中详细的讲解,点击下面视频就可以学习。

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