原创 电源之LDO-6. LDO的输出电容

一般而言，LDO的输入端与输出端要并联一个电容来降低输出噪声，那么它们分别需要多大容量？需要多大耐压？需要什么类型的电容？

        ① 输入电容

        以TI的TPS7A91为例，推荐的输入电容也是10uF的陶瓷电容，但并没有给出输入电容容值与噪声的关系，而是给出了一些说明：输入电容要尽可能的减少启动或输出电流阶跃时的电压下降，理论上说输入电容越大则电压降越小，但一味用过大的输入电容可能会造成不必要的振铃，因此可以用一个钽电容与陶瓷电容并联，利用固态钽电容的几百毫欧的ESR与电容组成RC吸收电路来吸收不想要的电压振铃。

        ② 输出电容

      TI的TPS7A91推荐输出电容为最小容值10uF的陶瓷电容（MLCC）。下图是不同容值作为输出电容的噪声情况。可以看出，随容值增加，其噪声水平会随之下降。但其低频下效果不明显，仅考虑频率的话，在低频电路设计时为缩减成本，不需要很大的输出电容。

        同时，大的输出电容还能提高输出瞬态负载响应。

        ③ 实际应用

        在实际应用中怎么选择输入输出电容呢？需考虑其直流偏压特性（陶瓷电容的直流偏压特性）、温度特性（陶瓷电容的温度特性）。

        例如我们用TPS7A91输出5V电压，其推荐最低输出电容为10uF，考虑到电压裕度与成本，那么我们选择10uF、10V的输出电容就可以了吗？当然不是。

        假设我们的设备工作在-55~85℃的温度区间，我们选择温度系数为X5R的陶瓷电容，那么在这个温度区间内，那么温度引起的容量变化率最大为-15%。

        再考虑到直流偏压特性，10V额定电压、10uF的1206封装的MLCC电容在5V直流电压下的实际容值为9uF，相当于10%的误差。

        另外一般MLCC的额定容量误差为10%~20%左右，即总的误差为10%+10%+20%等于40%。

        所以直接使用一个10uF的MLCC做输出电容是完全不够的。至少需要两个10uF、1206、10V的温度系数为X5R的MLCC并联；或者需要一个22uF、1210、10V的温度系数为X5R的MLCC。

        ④ 电容类型

        那么无论何种LDO电路都应该选用MLCC作为输出电容吗？当然不是，MLCC的缺点很明显，其容值受温度、直流电压影响较大，且受压电效应影响，其可能会因为震动等外部机械振动等产生噪声电压，这在极端情况下会产生mV级别的噪声，这种噪声在某些应用中是不被允许的。

        一般只要满足最大等效串联电阻ESL和最小容值的条件下下，输出电容可以任意选择不同类型。

        固态钽电容是另一个选择，其容值不太会受到温度、偏置电压或机械振动的影响，且单位体积下其容值较其他类型更大。当然它也有缺点，例如其ESR较高（几百毫伏），且体积较大，泄漏电流大，有爆炸风险等。     

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