2023-03-27 14:16:41

　　一直以来，铝电解电容器和钽电解电容器都广泛用于需要较大电容的平滑应用和去耦应用。随着今年来MLCC的大容量化，在电源电路中的各种电解电容器正在被MLCC取代。因为替换为MLCC可获得诸多优势，比如可实现小型化和低剖面化，有助于减少占板空间；低ESR（等效串联电阻），可有效降低纹波电压；自发热更少，可提高可靠性。

　　值得注意的是，低ESR虽然是MLCC的优点之一，但也会也会引起异常振荡和反谐振。而且高介电常数系统（类型2）的MLCC的电容在施加直流电压是会发生变化。

　　本指南将为您介绍将电解电容器替换为MLCC的优点和注意事项。

　　替换为MLCC：降压型DC-DC转换器的输出电容器

　　近年来，随着IC（集成电路）的高度集成化，电源的电压越来越低。此外，由于IC的多功能化，功耗随之增加，所需电流也越来越大。为了应对低电压、大电流化的问题，分布式电源系统的应用日益广泛，其中需要在负载附近部署多个小型DC-DC转换器（POL转换器），比如从中间母线到转换器的IC。

　　DC-DC转换器中会使用多个电容器。其中特别是用于平滑的输出电容器所需容量较大，传统上多使用铝电解电容器和钽电解电容器。但是，由于电解电容器的尺寸较大，所以很难减少占板空间，另外还存在纹波电流导致的自发热大等缺点。

　　鉴于此，替换为MLCC是一个明智选择。相较于电解电容器，MLCC具有更小尺寸，更低剖面和更低ESR的优点。

　　图1为电子设备中常用的降压型DC-DC转换器的基本电路。蓝色标记部分为将电解电容器替换为MLCC的输出电容器。

优点1：可实现小型化和低剖面化，有助于减少占板空间

通过替换为比铝电解电容器更小、更矮的MLCC，可以节省电路基板的空间。

优点2：自发热更少

首先展示47μF的MLCC、铝电解电容器、钽电解电容器、功能性聚合物铝电解电容器的阻抗、ESR频率特性。

MLCC的阻抗和ESR的特性值都很低。

另外，电容器的自发热量(P) 由电容器的ESR和纹波电流 (I) 通过下列公式表示。

自发热量（P） = ESR x 电流:I2　　(式1)

自发热量:由于P与ESR成比例，因此可以看出低ESR的MLCC的自发热量小，ESR比MLCC高的各种电解电容器的自发热量比MLCC大。

另外，电容器的产品寿命会受到温度的影响。一般已知，如果使用温度升高10℃，产品的寿命就会减少1/2，即“10℃2倍定律”。纹波电流导致的自发热量变大会缩短产品的寿命。另外，通常铝电解电容器的产品寿命约为10年。

优点3：降低纹波电压

・验证降压型DC-DC转换器的输出电压

用下面的评价系统测量了降压型DC-DC转换器的输出电压。

输出电容器使用了47μF的MLCC、铝电解电容器、钽电解电容器和功能性聚合物铝电解电容器。