LDO電容的選擇圖文分析-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-02-07
為了讓 LDO 正常工作，需要配備輸出電容器。將 LDO 用于實際應用時，如何選擇適當的輸出電容器是一個常見的問題。因此，讓我們來探討一下選擇輸出電容器時需要考慮的各種事項及其對 LDO 的影響。
電容器是用于儲存電荷的器件，其中包含一對或多對由絕緣體分隔的導體。電容器通常由鋁、鉭或陶瓷等材料制成。各種材料的電容器在系統中使用時具有各自的優缺點。陶瓷電容器通常是理想的選擇，因為其電容變化最小，而且成本較低。
電容器是用于儲存電荷的器件，而電容是指儲存電荷的能力。在理想情況下，電容器上標注的值應與其提供的電容量完全相同。但我們并未處于理想情況下，不能只看電容器上標注的值。稍后您將發現電容器的電容可能只有其額定值的10%。這可能是由于直流電壓偏置降額、溫度變化降額或制造商容差造成的。
直流電壓降額
考慮到電容器的動態特性（以非線性方式存儲和耗散電荷），有些極化現象在不施加外部電場的情況下也可能會出現；這就是所謂的“自發極化”。
自發極化是由材料的不活躍電場引起的，不活躍電場為電容器提供初始電容。對電容器施加外部直流電壓會生成電場，生成的電場會反轉初始極化，然后將剩余的有源偶極子“鎖定”或極化到位。極化與電介質內電場的方向有關。
如圖1所示，鎖定的偶極子不會對交流電壓瞬變作出反應；因此，有效電容低于施加直流電壓前的值。
圖2顯示了對電容器施加電壓所產生的影響以及產生的電容。請注意，外殼尺寸較大時損失的電容較小；這是因為外殼尺寸越大，導體之間存在的電介質越多，而這會降低電場強度并減少鎖定的偶極子數。
溫度降額
與所有電子器件類似，電容器的額定溫度高于其額定性能對應的溫度。這種溫度降額通常會使電容器的電容低于電容器上標注的數值。表2為電容器溫度系數額定值解碼表。
大多數 LDO 結溫范圍通常為 -40°C 到 125°C。根據此溫度范圍，X5R 或 X7R 電容器是理想選擇。
如圖 3 所示，溫度對電容的影響遠小于直流偏置降額所產生的影響，直流偏置降額可使電容值降低 90%。
實際應用
常見的 LDO 應用可能是從 3.6V 電池獲得輸入電壓，然后將其降低，為微控制器 (1.8V) 供電。在本例中，我們使用 10μF X7R 陶瓷電容器，0603 封裝。0603 封裝是指電容器的尺寸：0.06in x 0.03in。
我們來確定一下此應用中上述電容器的實際電容值：
a、直流偏置降額：從制造商提供的電容器直流偏置特性圖表（圖2）可以看出，直流偏置電壓為 1.8V 時，電容值為 7μF。
b、溫度降額：基于 X7R 編碼，如果在 125°C 的環境溫度下應用此電容器，電容值會另外下降 15%，此時的新電容值為 5.5μF。
c、 制造商容差：考慮到 ±20% 的制造商容差，最終的電容值為3.5μF。
可以看出，在上述條件下應用電容器時，10μF 電容器的實際電容值為 3.5μF。電容值已降低至標稱值的 65% 左右。顯然，上述所有條件并非對任何應用都適用，但務必要了解將電容器用于實際應用時電容值的范圍。
盡管 LDO 和電容器乍看起來似乎很簡單，但還有其他因素決定著 LDO 正常工作所需的有效電容。
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