1、电容ESR
开关电源都需要在输出加一个电容,将切换电路投递过来的断续能量平滑成稳定的线性输出,这个电容的重要性不言而喻。
一个非理想因素就是所有的电容都有等效串联电阻(ESR),这个电阻会导致一系列问题。
电容稳压的原理就是当VO电压上升时,吸入电流,将能量存储于电容,当VO电压下降时,吐出电流,释放能量。这个过程中,电流始终流过ESR。
2、ESR导致的纹波
ESR是输出高频电压纹波的罪魁祸首,当电容储能和释能时,电流方向相反,因此输出在VO=VC VESR,和VO=VC VESR之间切换,ESR越大,纹波电压越大。
3、电解电容ESR的危害
为了降低成本,通常输出电容会使用偏移的电解电容,但是电解电容的ESR是较高的。
ESR大小:电解电容>钽电容>陶瓷电容。
对于电解电容来说,高纹波电压倒在其次,要命的是ESR会导致电容发热,电流越大,发热越厉害,发热越厉害,电解电容的电解液蒸发得越快,随着电解液的蒸发,ESR加大,发热更高,陷入恶性循环。
电解电容本身就寿命不高,是电源系统中寿命zui短的器件,由于ESR导致的发热,会加快电解电容报废,所以开关电源随着时间的推移,纹波电压会越来越大。
4、解决ESR的问题
解决方法是降低ESR阻值或降低流过ESR的电流,降低流过ESR的电流比较麻烦,比较简单的方法是降低ESR阻值。
可以采用低ESR的电解电容替代普通电容,或者用多个电容并联来替代单个电容。
多个电容并联的方法缺点是占用大量的空间,在小体积电源中应用受限,所以有时会用陶瓷和电解电容并联的方法,甚至用一种多层陶瓷电容替代多个陶瓷电容。