通常，將多層陶瓷電容器 (MLCC) 和鋁或聚合物電解大容量電容器結(jié)合在一起，以滿足輸入電容器的要求。MLCC 的大小可處理穩(wěn)態(tài)條件下的 RMS 電流和直流紋波，而大容量電容用于提供電荷，并在負(fù)載瞬態(tài)期間將 VIN 保持在公差范圍內(nèi)。

Equation1若要計(jì)算 MLCC 的數(shù)量，只需將根據(jù) 計(jì)算出的 RMS 電流值乘以最大電流，然后除以單個(gè) MLCC 的 RMS 額定電流，再四舍五入到最接近的整數(shù)即可。電容器額定電流可從制造商網(wǎng)站獲得。此應(yīng)用的 RMS 輸入電流為 19.9Arms。22μF、X5R、1210、16V 電容器的額定值約為 RMS 5A，紋波電流為 600kHz，溫度上升 20°C。在這些情況下，總共需要四個(gè)電容器來(lái)承載電流。

Equation4 可計(jì)算使輸入電壓紋波保持在其限制范圍內(nèi)所需的每相陶瓷電容量。為了更好地估計(jì)所需電容，可用占空比除以最大相電流時(shí)的目標(biāo)效率 η，得到調(diào)整后的占空比項(xiàng) DADJ。

Equation4.

其中

• DADJ = VOUT / VIN × η

假設(shè)保守效率為 85%，η=0.85，在 40A 時(shí)，至少需要 22μF 的電容才能使 VIN 保持在公差范圍內(nèi)。最初，您可能會(huì)認(rèn)為每個(gè)相位只需要一個(gè)陶瓷電容器即可滿足紋波和 RMS 電流要求，但每個(gè)電容器的降額作為直流偏置電壓的函數(shù)否定了這種假設(shè)。圖 5-1根據(jù)，單個(gè) 1210、22μF 電容器在 12V 偏置時(shí)降額至約 15μF?？紤]到這一點(diǎn)，每相需要兩個(gè) 22μF 電容器來(lái)滿足輸入紋波要求。使用同一供應(yīng)商提供的相同電容器，但采用較小的 1206 封裝，22μF 電容器在 12V 時(shí)降額至約 5μF，每相需要四個(gè)電容器，而不是兩個(gè)。

圖 5-1 Murata 提供的電容降額曲線。左側(cè)：1210 外殼，GRM32ER61C226ME20L，右側(cè)：1206 外殼，GRM31CR61C226ME15

選擇一個(gè)大容量電容器來(lái)解耦輸入電壓與其說(shuō)是一門科學(xué)，不如說(shuō)是一門藝術(shù)。公式可以作為工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)的起點(diǎn)，但最終性能必須在驗(yàn)證期間在電路板上進(jìn)行驗(yàn)證。必須在以下兩者之間進(jìn)行權(quán)衡：最大限度地減小由大容量電容器引起的 ESR 峰值，同時(shí)保持足夠高的電阻以抑制瞬態(tài)期間陶瓷電容器振鈴引起的任何振蕩。

對(duì)于這種設(shè)計(jì)，使用《如何選擇降壓轉(zhuǎn)換器的輸入電容器》技術(shù)簡(jiǎn)介 中概述的過(guò)程，假設(shè) 12V 總線調(diào)節(jié)器的帶寬為 10kHz，則獲得大容量電容的初始值。完成此過(guò)程后，550μF 應(yīng)為最小電容，ESR 小于 27mΩ。兩個(gè) 330μF、16V、20mΩ 鋁聚合物電容器用于在 VIN 上實(shí)現(xiàn)大型去耦。

此外，在每個(gè)相位上放置一個(gè) 0.33μF 的 0603 陶瓷電容器，幫助抑制相位節(jié)點(diǎn)上的振鈴，并在測(cè)試表明有需要時(shí)減少對(duì)緩沖電路的需求。