上班路上的打工人們，早上好！

 之前在公眾號(hào)的第一篇文章就介紹了BUCK與BOOST電路的基礎(chǔ)知識(shí)。

文章地址如下：

胖子日志，公眾號(hào)：測(cè)試攻城獅的博客開關(guān)電源（1）-BUCK與BOOST電路

圖：BUCK電路模型

圖：各節(jié)點(diǎn)的電流波形

已經(jīng)淡忘的同學(xué)建議再回顧一下，下面就BUCK的輸出電容的選型著重介紹一下。

設(shè)計(jì)輸出電容的重要元素是額定電壓、紋波額定電流和輸出紋波電壓。施加在電容器上的波紋電流和電壓必須小于最大額定值。同時(shí)ESR是決定電感電流在輸出紋波電壓的重要元件。選型重點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：

①額定電壓（Rated Voltage）

②紋波電流

③阻抗-頻率特性

④紋波電壓

最后以一個(gè)實(shí)例介紹輸出電容的選型步驟。

1 、額定電壓（Rated Voltage）

IC的最高輸出電壓不能超過電容的額定電壓；但是由于電容的直流偏置太任性，即使輸出電壓未超過電容的額定電壓，電容的變化速率也會(huì)隨電壓的增加而變化（如下圖），因此電壓必須一般進(jìn)行降額70%使用。

 圖：電容容量隨電壓變化曲線（電容直流偏置特性）

比如某IC輸出的Vout=5V,那么輸入電容的額定電壓要高于 5/0.7=7.1V進(jìn)行選型使用。

2、紋波電流

紋波電流即電感輸出電流的交流分量，可通過下式計(jì)算出來，紋波電流不能超過輸出電容的額定紋波電流。

紋波電流的計(jì)算公式如下：

Vin（max）:最大輸入電壓（V）

Vout：額定輸出電壓（V）

L : 電感感值（H）

Fsw : 開關(guān)頻率 （Hz）

3 、阻抗-頻率特性

首先明白，當(dāng)

即諧振的時(shí)候，電容的阻抗等于等效串聯(lián)電阻，此時(shí)阻抗最小，用來濾波效果最好，也就是說電容的ESR并不是恒定的，和頻率有關(guān)。因此在選擇電容容量時(shí)要根據(jù)IC的開關(guān)頻率選擇合適的電容。

圖：不同容量電容的阻抗-頻率曲線

圖：不同容量電容的最小ESR值

4、紋波電壓

輸出紋波電壓是由電感器流過輸出電容的紋波電流造成的，主要受電容器的ESR和ESL產(chǎn)生的復(fù)合波形，通過下式計(jì)算：

 Vin（max）:最大輸入電壓（V）

△IL: 電感的電流紋波，約等于0.3*Iout （A）

Co: 輸出電容值 （F）

L : 電感感值 （F）

Fsw : 開關(guān)頻率 （Hz）

ESR: 輸出電容器的等效輸出電阻 （Ω）

ESL: 輸出電容器的等效輸出電感 （H）

5、設(shè)計(jì)實(shí)例：

電源基本參數(shù)要求如下：（下面的電容參數(shù)以村田的22Uf /25V電容作為示例）

第一步：fsw為1MHz, 根據(jù)村田提供的模型（不同廠家的電容模型存在差異），22uF電容在的阻抗比較低，濾波效果比較好，因此選用22uF/25V 的電容。

第二步：額定電壓計(jì)算

根據(jù)電容的直流偏置特性，在輸出3.3V時(shí)，電容量基本沒有下降，因此可以使用 

第三步：計(jì)算輸出紋波電流

通過下圖的溫升曲線比較，0.18A的紋波電流導(dǎo)致溫升不到1A，留有足夠的裕量。

 第四步：計(jì)算輸出紋波電壓：

輸出紋波電壓要求為33mV，即滿足上述值。但是，實(shí)際輸出紋波電壓會(huì)受到電容器的ESR、ESL元件和來自PCB布局中的寄生元件的影響，導(dǎo)致與計(jì)算值的差異，因此輸出紋波電壓也要留有足夠的裕量。