詳細講解鋁電解電容鉭電容能不能換成陶瓷電容?需要注意什麼?


詳細講解鋁電解電容鉭電容能不能換成陶瓷電容?需要注意什麼?

將鉭電解電容器換成片狀多層陶瓷電容器,這樣做的理由主要有兩個。


第一是可靠性問題。鉭電解電容器存在發生短路故障時導致冒煙和起火的可能性。出現冒煙和起火現象時,對於配備鉭電解電容器的電子產品而言是致命的。
另一個是原材料鉭的問題。鉭屬於稀有金屬,其產地在全世界屈指可數。因此,如果產地出現政治動盪等,就會陷入價格暴漲、供給不穩定的局面。只要原材料是稀有金屬,鉭電解電容器用戶就不可能完全避免此類風險。
而解決這些問題的對策就是用片狀多層陶瓷電容器來取代鉭電解電容器。片狀多層陶瓷電容器發生冒煙和起火的可能性要遠遠低於鉭電解電容器。另外由於不使用稀有金屬,價格和供給都更加穩定。而且還有一些鉭電解電容器所不具備的優點。
其優點主要有兩個。一是能削減貼裝面積。因為片狀多層陶瓷電容器單位體積的靜電容量較大。

另一個是用於DC-DC轉換器等輸出平滑電路時,可降低輸出紋波電壓。原因在於片狀多層陶瓷電容器的等效串聯電阻(ESR:Equivalent Series Resistance)較低。如圖1所示,使用鉭電解電容器時,輸出紋波電壓為56mV,而使用片狀多層陶瓷電容器時則降到了7mV。
▪用於輸出平滑用途時需要注意
不過,並不是只要單純地將鉭電解電容器換成片狀多層陶瓷電容器,工作就結束了的。根據用途的不同,有時還需要注意一些問題。


詳細講解鋁電解電容鉭電容能不能換成陶瓷電容?需要注意什麼?

圖1:替換成片狀多層陶瓷電容器可以抑制紋波電壓


將DC-DC轉換器的輸出電容器由鉭電解電容器換成片狀多層陶瓷電容器時的輸出電壓波形。DC-DC轉換器的開關頻率為300MHz。鉭電解電容器的容量為100μF。使用3 個 22μF的片狀多層陶瓷電容器產品。替換前的紋波電壓為56mV,更換成片狀多層陶瓷電容器後降到了7mV。


典型事例是用於上面提到的DC-DC轉換器等輸出平滑電路時。雖然片狀多層陶瓷電容器確實具備因ESR比較低而能降低輸出紋波電壓的優點,但ESR低的特性有時卻是把“雙刃劍”。原因是替換為片狀多層陶瓷電容器後,DC-DC轉換器反饋環路響應特性的相位會大幅偏移。最壞的情況會出現180度偏移,導致DC-DC轉換器的輸出異常振盪。這樣的話,DC-DC轉換器就無法發揮作用了。


為此,將片狀多層陶瓷電容器用於輸出平滑電路時,需要調整相位補償電路的常數。如果相位補償電路集成在DC-DC轉換器IC的內部,需要測量被替換掉的鉭電解電容器的ESR,然後串聯插入ESR與鉭電解電容器相同的電阻器。這樣做就能抑制異常振盪。


詳情請參見圖2。圖2(a)是單純把構成DC-DC轉換器輸出平滑電路的電容器由鉭電解電容器更換成片狀多層陶瓷電容器後的輸出電壓波形。波形出現了異常振盪,DC-DC轉換器的輸出電壓也隨之大幅變化。圖2(b)是對反饋環路相位補償電路的常數進行調整後的波形。波形的異常振盪得到了抑制,輸出電壓降到了不會產生負面影響的水平。實際使用中如果達到了這種輸出電壓波形,就可放心使用。


詳細講解鋁電解電容鉭電容能不能換成陶瓷電容?需要注意什麼?

圖2:異常振盪時和正常工作時的輸出電壓波形 (a)為出現異常振盪時的輸出電壓波形。(b)為正常工作時的輸出電壓波形。通過調整反饋環路相位補償電路的常數,能夠防止異常振盪。


一般來說,DC-DC轉換器反饋環路響應特性的相位裕度最好確保45度以上。若想滿足這一要求,必須調整相位補償電路的常數。


不過最近,通過在DC-DC轉換器IC一側進行改進,出現了不少即使直接利用ESR較低的片狀多層陶瓷電容器也不會出現異常振盪等問題的產品。選擇DC-DC轉換器IC時,請確認其數據表(Data Sheet)等。如果註明有“使用片狀多層陶瓷電容器也能穩定工作”字樣,便可以放心使用。反之,如果沒有註明,則需要採取上述的對策。


本頭條搭建一個交流平臺,歡迎各位也分享你的行業認知,技術分享,經驗之談,歡迎留言投稿!

詳細講解鋁電解電容鉭電容能不能換成陶瓷電容?需要注意什麼?



分享到:


相關文章: