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最近,MLCC在增加容量方面取得了进展,现在村田可以提供超过100uF的MLCC,例如220uF或330uF。(单击此处搜索超过100uF的产品)另一方面,在服务器和基站设备中的CPU和存储器的电源需要处理大电流因而需要使用大容量电容器,尤其是聚合物电容器用作DC-DC转换器的平滑电容器。在这里,我们将展示一个用大容量MLCC代替聚合物电容的例子,这些MLCC有助于缩小尺寸、提高可靠性和改善噪音。本内容以DC-DC转换器测试板为例,介绍了将输出电容器从聚合物电容器替换为大容量MLCC的好处。
首先,我们将展示用MLCC来替换聚合物电容器的优势。
S21低于聚合物电容器。 →纹波和尖峰噪声可以进一步降低。
图1 阻抗曲线和插入损耗
【unit : inch】
MLCC的温升斜率比聚合物电容器的温升斜率更小。 →使用寿命长,可靠性高。
图2 温度拉米曲线
作为替代品进行评估的DC-DC转换器测试板的电路图如下所示。输出侧的聚合物电容C1和C2将被替换。
DC-DC转换器规格
将输出电容器从聚合物电容器替换为MLCC,如下所示。 更换时,相位补偿电路常数也会根据电源特性进行调整。(见图4)
测量和比较①纹波和尖峰噪声,②负载瞬态(1),③稳定性(2),④电源转换效率。
纹波改善了24%,尖峰噪声改善了16%!
负载瞬态等于或小于其初始状态。
SWF/5=400kHz/5
图7 稳定性
更换后相位裕度、增益裕度、交叉频率均满足稳定性标准值!
更换前后的转换效率保持等效。
我们介绍了一个在DC-DC转换器测试板中使用具有低ESR和低ESL特性的MLCC替换聚合物电容器来作为输出电容的案例研究。通过用MLCC代替聚合物电容器,我们能够降低纹波和尖峰噪声。此外,负载瞬态和效率特性相当,并且符合稳定性标准;所占面积减少了83%;还提高了电容器的可靠性。对于DC-DC转换器中的大容量电容器,我们建议使用具有小型、可靠性高、噪声抑制效果好的MLCC产品。(单击此处搜索超过100uF的产品)
Feed back loop : 改变输出电容会改变该环路的增益和相位。观察增益曲线和相位曲线,看看它们是否符合标准。见图10(b),表1。
相位补偿电路 : 调整这些常数,使反馈环路增益和相位满足稳定性标准(表1)。
图10(a)DCDC converter circuit