DC/DC轉換器的電感和電容器的選定-輸出電容器的選定

繼電感選擇之后，接著進入電容器的選擇相關話題。降壓型DC/DC轉換器所必須的電容器有輸出電容器和輸入電容器。首先說明輸出電容器。電容器的選定與電感的選定同樣重要。選定方法或推薦種類等基本上出現于技術規格或相關支持數據，請試著配合并進行確認。

輸入電容器和輸出電容器的作用

首先，為了理解輸入電容器和輸出電容器的作用，我們先來重溫一下降壓型DC/DC轉換器的電流的流向。通過理解流向各種電容器的不同電流性質，可以清楚明白應選擇哪種電容器。

在“降壓轉換器的基本工作”中也使用相同圖表，框中上方ICO為輸出電容器、下方的ICIN為輸入電容器的電流波形。輸入電容器可從VIN充電，當晶體管Q1為ON時會放出開關電流IDD。比較大的電流會急劇反復流動。輸出電容器以輸出電壓為中心反復與輸出紋波電壓連動進行充放電工作。

輸出電容器的選定

從這里，進入輸出電容器的話題。輸出電容器的選定的重要因素有以下3個。

1）額定電壓

2）額定紋波電流

3）ESR（等效串聯電阻）

當然，電容器可施加的電壓及紋波電流必須在電容器的最大額定以下。此外，ESR與電感電流相關，且是決定輸出紋波電壓的重要因素，因此必須充分探討。

輸出電容器的紋波電流如上圖的ICO所示是三角波，而其實效值則用下面公式表示。

輸出紋波電壓是通過上圖的電感電流IL紋波ΔIL和輸出電容器的容值、ESR、ESL所產生的電壓合成波形，用下面公式表示。

如果以波形表示，則為以下圖像。

通過開關所產生的電感電流紋波ΔIL將產生與ESR成單純正比的紋波電壓，有些ESL則會產生方形波電壓，與電容值部分合成，最下方波形成為最終的輸出紋波電壓波形。

以下是表示輸出紋波電壓的公式。電容器的紋波電壓和ESR的紋波由于相位偏離，故無法進行單純的加算，不過卻是紋波電壓的最差值概算常用的公式。

由此公式可知，輸出紋波電壓如果要變小的話，須降低ESR，增加輸出電容器，提高開關頻率，使IL在必要最低限。

近年來，輸出電容器中使用疊層陶瓷電容器的例子似乎正逐漸增加。陶瓷電容器由于ESR和ESL非常小，可觀察的紋波電壓幾乎都源自電容值。

審核編輯黃宇