电源设计之电容选型

电容是开关电源中的再普通不过的器件，它可以用来降低纹波噪声，可以用来提高电源的稳定性以及瞬态响应性，然而，电容的种类繁多，如何通过技巧快速进行选型，而产品可靠性又高，性能又稳定呢？

1、电容种类的了解
对电容种类的大致了解，在选择电容时有助于对电容种类的快速筛选。
电容种类较多，如图1所示，按封装分有贴片电容、插件电容，按介质分有陶瓷电容，钽电容，电解电容、云母电容、薄膜电容等，按结构形势分，有固定电容、半固定电容、可变电容。
 
电容种类的繁多，让人容易患选择综合症，但不用忧虑，在开关电源中，我们使用最多的就是陶瓷电容，电解电容和钽电容，了解了电容的种类接下来是了解电容的一些性能参数。

2、电容关键参数的认识
了解电容的内在关键参数，才能快速选型，可靠使用，所有的电容的关键参数都是一样的，包括电容容值、电容的耐压值、电容的ESR、电容容值精度、电容允许的工作温度范围。

3、开关电源中电容的选型要了解电容本身特性
在开关电源设计中，使用频率最高的电容是陶瓷电容、电解电容、钽电容，需要了解它们的特性差异才能快速的进行选择。

• 陶瓷电容容值较小，高频特性好，工作温度范围较广，ESR较电解电容小，体积小，没有极性；
• 电解电容容值可以做大，但工作温度范围较窄，ESR较大，有极性；
• 钽电容ESR最小，容值可比陶瓷电容大一些，有极性，安规性能差，容易起火。
了解了以上三种电容的特性，在使用它们的时候就可以游刃有余。

4、开关电源中电容的选型还要了解使用环境
电容的使用环境还分电路内部环境和电路外部环境，电路内部环境包括频率、电压值、电流值、电容在电路中的主要作用等；根据电路频率可以确定电容种类；根据电压值可以确定选型电容的耐压值；在电路中的主要作用可以用来参考选型电容的容值等；根据电路外部使用环境对电容进行选型，产品工作的环境温度，安规要求等，都可以用来缩小电容选择范围。电容的选型不当，在应用中会出现爆浆、电解液干涸等现象，最终导致电源失效。如下图2所示。
 
5、开关电源中部分电路电容选型举例

（1）吸收电路的电容选型，如下图3所示，在开关电源中，在MOS管或二极管上并联电容吸收尖峰是很常见的电路，那么这颗电容该如何去选择呢？首先，考虑电路环境，即电容上可能承受的最大电压应力，可以确定电容的耐压值选；其次，作为吸收电路，容值不能太大，太大会影响整机效率，故容值一般使用PF级别电容，电容的高频特性要好，根据这些特点，选择陶瓷电容是最理想的；然而陶瓷电容还分NPO，COG材质，根据温度特性还分X5R、X7R等，无需愁，只要了解了电路环境对使用电容的精度要求及温度要求，这些都可迎刃而解，在这种吸收电路中，对电容精度要求不高，一般的COG材质的电容可以满足。

（2）启动电路，以芯片3843为例，用RC启动，如图4所示，C值一般用到uF级别的电容，且温度特性要好，要不然在温度变化时，容值不够，会启动不良，在此可以选择钽电容和陶瓷电容；但是，钽电容有一个问题就是不符合安规要求，如果要过安规认证，就只能选择陶瓷电容。

（3）滤波电路电容选择，已常见的滤波电路为例，见图5，根据电路中电容两端电压确定耐压值，如输出电压24V，就不能选择15V或是25V耐压值的电容，电路中最大电流可以用来确定容值，电流大需要得到更小纹波，就要选择大容量的电容，滤波电路中，电容值可以用纯陶瓷、纯电解电容，或是电解电容混合陶瓷电容一起使用。
 
6、汽车级电源使用电容选型举例
汽车级电源电容选型就涉及到使用环境对电容的筛选，汽车级电源工作环境温度较一般的工业级电源要求高，工作温度要求达到125℃，所以电容选型是要选择温度特性好、耐高温、安规性能好的电容。