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TDK电容器在输出电源电路的解决方案

文章来源:智成电子 人气: 361 发表时间: 11-25

在车载领域,车载ADAS ECU、Autonomous ECU等伴随着高度图像处理的系统的CPU、FPGA等随着系统的高性能、高功能化,需要高速动作以及大电流驱动。 另外,在ICT领域,服务器等需要庞大电力的成套设备需要支持大电流化的电源构成。如上所述,高性能、高功能化系统的电源线有高速动作、大电流化的倾向。同时,需要将随着处理器的细微化降低的公称电压控制在狭窄的容许范围内的电源构成。

TDK电容器电气特性方面的电容器要求

下面是固定负荷时和负荷变动时电压变动的公式和示意图。
随着电流的大电流化(Δiout的增加)、高速动作化(dΔiout/dt的增加),负荷变动时的电压变动与固定负荷时的电压变动相比,变动幅度变大,为了将其控制到所希望的电压范围内,需要大容量、低ESR、低ESL的电容器构成。

电压变动计算公式

负荷电流急剧变动时电压变动的示意图

DC-DC转换器的电流供给无法追随负荷变动时,作为其备份工作,在电源追随之前向负荷供应必要的电流。

在比以往高速动作、大电流的线路上,为了电源的稳定化、瞬间的电力供给,使用很多大容量电容器,如导电性高分子电容器等。
本资料中,将以往使用的导电性高分子电容器置换为以低ESR、低ESL为特征的MLCC,以此来验证控制电压变动的效果,其中包括电源的稳定性(频率特性)。

TDK电容器输出电容器 最佳构成验证

按照以下评价条件,通过以下①~②的2种构成来验证最佳的输出电容器构成。
按照以下评价条件、项目进行验证。

TDK电容评价条件
◆ 输入电压:12V
◆ 输出电压:1.5V
◆ 开关频率:400kHz
◆ 负荷电流(Δiout):30A
◆ 电压转换速率(Δiout/dt):100A/μsec

TDK电容评价项目:阻抗/ESR 特性

MLCC与导电性高分子电容器相比,具有优异的ESR、ESL特性。
将导电性高分子电容器置换成MLCC,可以降低ESR、ESL。

TDK电容输出电容器 最佳构成验证评价结果总结如下。

1.大电流、高电压转换速率环境时,负荷急剧变动时的电压变动会受到输出电容器的ESR、ESL成分的影响会变大。
2.MLCC可以实现低ESR、低ESL,可以控制电压变动。
3.一般来说,由于MLCC的低ESR化,有稳定性(相位裕量)降低的倾向,在这种情况时,请研究修改相位补偿电路的常数。
4.设计输出电容器的构成时,除了电压变动,还需要考虑电源的稳定性,然后进行优化。
5.在要求高可靠性的成套设备中,使用TDK支持车载的大容量MLCC,可确保电气特性和可靠性。
6.为了能够根据使用电路所要求的电气性能、安装面积限制、件数限制等各项限制,选择最合适的零件,7.TDK备齐了丰富的系列产品。TDK系列产品、数据表、技术支援工具等可在本公司的网站上确认。

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