DC/DC轉換器的電感和電容器的選定-輸入電容器的選型

本文是對“DC/DC轉換器的電感和電容器的選型”一文中“輸入電容器的選型”的補充。

輸入電容器的選型－補充

在前面的文章中，為了對輸入電容器進行選型，回顧了輸入電容器和輸出電容器作用，并介紹了輸入電容器選型的關鍵要點、電壓和紋波電流的額定值、紋波發熱特性、陶瓷電容器的溫度特性和DC偏置特性。

由于許多實際電路中的輸入電容器是除前面文章中介紹的主要CIN外，還常與用來降低高頻噪聲的被稱為“CBYPASS”的電容器相結合使用，因此在本文中將對CBYPASS進行補充說明。

輸入電容器CBYPASS的作用

DC/DC轉換器的輸入需要電容量較大的輸入電容器CIN，其作用是作為輸出開關導通后從輸入急劇流入電流時的電流供給源，用來降低此時產生的紋波電壓。通過采用適合的CIN，可使輸入電壓相對于輸出開關保持穩定。右圖是經常用來解釋相關內容的示意圖。

但是，在實際的輸入中，不僅有本來的輸入電流ON/OFF帶來的紋波，開關引起的高頻電流轉移也表現為電壓尖峰或噪聲。這些會作為噪聲干擾給其他部分帶來不利影響，因此需要降低。下圖表示相對于輸入中的電流轉移，紋波與噪聲的關系。

綜上所述，輸入中存在開關頻率的紋波和高頻噪聲兩種頻段的噪聲。

如前所述，CIN的主要目的是降低紋波電壓，因此應該選用靜電量容較大的電容器。然而，一般情況下，適合CIN的電容器在高頻段的阻抗特性較差，即使能夠有效降低紋波電壓，也不能充分降低高頻噪聲。因此，就需要在更高頻段增加阻抗低的電容器。為區別于CIN，將這種電容器稱為“CBYPASS”。通常使用約0.1μF的陶瓷電容器。其目的與“用于降低高頻噪聲用的去耦（或旁路）電容器”相同。

下圖是同時存在CIN和CBYPASS的電路示例，C2為CIN，C4為CBYPASS。另外，作為示例給出了CIN＝22μF、CBYPASS＝0.1μF的阻抗特性。輸入可獲得兩種電容器的合成阻抗特性。

如果輸入電容器的電容量較小也可以，則可以采用1個陶瓷電容器，CIN和CBYPASS并用。但是，需要確認電容器的阻抗特性以及產生的紋波和噪聲的頻率。

在PCB板上配置時的注意事項

輸入電容器應盡量靠近IC的VIN引腳配置，這是PCB布局的大原則。眾所周知，如果配置距離過遠，將需要通過與其距離相應的PCB布線的寄生電感，因電感和急劇的電流ON/OFF，會產生意想不到的大尖峰電壓。

此外，還有一個原則就是電容量小的電容器要配置于離噪聲源近的位置。在這種情況下，由于VIN（PVIN）引腳對應噪聲源，因此如電路圖所示，從IC的PVIN看，應按CBYPASS（C4）、CIN（C2）的順序進行配置。CIN一般選用小的積層陶瓷電容器，因此比較容易靠近IC的VIN引腳附近配置。

審核編輯：湯梓紅