DC/DC转换器的电感和电容器的选定-输入电容器的选型

本文是对“DC/DC转换器的电感和电容器的选型”一文中“输入电容器的选型”的补充。

输入电容器的选型－补充

在前面的文章中，为了对输入电容器进行选型，回顾了输入电容器和输出电容器作用，并介绍了输入电容器选型的关键要点、电压和纹波电流的额定值、纹波发热特性、陶瓷电容器的温度特性和DC偏置特性。

由于许多实际电路中的输入电容器是除前面文章中介绍的主要CIN外，还常与用来降低高频噪声的被称为“CBYPASS”的电容器相结合使用，因此在本文中将对CBYPASS进行补充说明。

输入电容器CBYPASS的作用

DC/DC转换器的输入需要电容量较大的输入电容器CIN，其作用是作为输出开关导通后从输入急剧流入电流时的电流供给源，用来降低此时产生的纹波电压。通过采用适合的CIN，可使输入电压相对于输出开关保持稳定。右图是经常用来解释相关内容的示意图。

但是，在实际的输入中，不仅有本来的输入电流ON/OFF带来的纹波，开关引起的高频电流转移也表现为电压尖峰或噪声。这些会作为噪声干扰给其他部分带来不利影响，因此需要降低。下图表示相对于输入中的电流转移，纹波与噪声的关系。

综上所述，输入中存在开关频率的纹波和高频噪声两种频段的噪声。

如前所述，CIN的主要目的是降低纹波电压，因此应该选用静电量容较大的电容器。然而，一般情况下，适合CIN的电容器在高频段的阻抗特性较差，即使能够有效降低纹波电压，也不能充分降低高频噪声。因此，就需要在更高频段增加阻抗低的电容器。为区别于CIN，将这种电容器称为“CBYPASS”。通常使用约0.1µF的陶瓷电容器。其目的与“用于降低高频噪声用的去耦（或旁路）电容器”相同。

下图是同时存在CIN和CBYPASS的电路示例，C2为CIN，C4为CBYPASS。另外，作为示例给出了CIN＝22µF、CBYPASS＝0.1µF的阻抗特性。输入可获得两种电容器的合成阻抗特性。

如果输入电容器的电容量较小也可以，则可以采用1个陶瓷电容器，CIN和CBYPASS并用。但是，需要确认电容器的阻抗特性以及产生的纹波和噪声的频率。

在PCB板上配置时的注意事项

输入电容器应尽量靠近IC的VIN引脚配置，这是PCB布局的大原则。众所周知，如果配置距离过远，将需要通过与其距离相应的PCB布线的寄生电感，因电感和急剧的电流ON/OFF，会产生意想不到的大尖峰电压。

此外，还有一个原则就是电容量小的电容器要配置于离噪声源近的位置。在这种情况下，由于VIN（PVIN）引脚对应噪声源，因此如电路图所示，从IC的PVIN看，应按CBYPASS（C4）、CIN（C2）的顺序进行配置。CIN一般选用小的积层陶瓷电容器，因此比较容易靠近IC的VIN引脚附近配置。
 

审核编辑：汤梓红