將鉭電解電容器換成片狀多層陶瓷電容器，這樣做的理由主要有兩個(gè)。

 

第一是可靠性問(wèn)題。鉭電解電容器存在發(fā)生短路故障時(shí)導(dǎo)致冒煙和起火的可能性。出現(xiàn)冒煙和起火現(xiàn)象時(shí)，對(duì)于配備鉭電解電容器的電子產(chǎn)品而言是致命的。

 

另一個(gè)是原材料鉭的問(wèn)題。鉭屬于稀有金屬，其產(chǎn)地在全世界屈指可數(shù)。因此，如果產(chǎn)地出現(xiàn)政治動(dòng)蕩等，就會(huì)陷入價(jià)格暴漲、供給不穩(wěn)定的局面。只要原材料是稀有金屬，鉭電解電容器用戶就不可能完全避免此類風(fēng)險(xiǎn)。

 

而解決這些問(wèn)題的對(duì)策就是用片狀多層陶瓷電容器來(lái)取代鉭電解電容器。片狀多層陶瓷電容器發(fā)生冒煙和起火的可能性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鉭電解電容器。另外由于不使用稀有金屬，價(jià)格和供給都更加穩(wěn)定。而且還有一些鉭電解電容器所不具備的優(yōu)點(diǎn)。

 

其優(yōu)點(diǎn)主要有兩個(gè)。一是能削減貼裝面積。因?yàn)槠瑺疃鄬犹沾呻娙萜鲉挝惑w積的靜電容量較大。另一個(gè)是用于DC-DC轉(zhuǎn)換器等輸出平滑電路時(shí)，可降低輸出紋波電壓。原因在于片狀多層陶瓷電容器的等效串聯(lián)電阻（ESR：Equivalent Series Resistance）較低。如圖1所示，使用鉭電解電容器時(shí)，輸出紋波電壓為56mV，而使用片狀多層陶瓷電容器時(shí)則降到了7mV。

 

?用于輸出平滑用途時(shí)需要注意

 

不過(guò)，并不是只要單純地將鉭電解電容器換成片狀多層陶瓷電容器，工作就結(jié)束了的。根據(jù)用途的不同，有時(shí)還需要注意一些問(wèn)題。

 

圖1：替換成片狀多層陶瓷電容器可以抑制紋波電壓 

 

將DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電容器由鉭電解電容器換成片狀多層陶瓷電容器時(shí)的輸出電壓波形。DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率為300MHz。鉭電解電容器的容量為100μF。使用3 個(gè) 22μF的片狀多層陶瓷電容器產(chǎn)品。替換前的紋波電壓為56mV，更換成片狀多層陶瓷電容器后降到了7mV。

 

典型事例是用于上面提到的DC-DC轉(zhuǎn)換器等輸出平滑電路時(shí)。雖然片狀多層陶瓷電容器確實(shí)具備因ESR比較低而能降低輸出紋波電壓的優(yōu)點(diǎn)，但ESR低的特性有時(shí)卻是把“雙刃劍”。原因是替換為片狀多層陶瓷電容器后，DC-DC轉(zhuǎn)換器反饋環(huán)路響應(yīng)特性的相位會(huì)大幅偏移。最壞的情況會(huì)出現(xiàn)180度偏移，導(dǎo)致DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出異常振蕩。這樣的話，DC-DC轉(zhuǎn)換器就無(wú)法發(fā)揮作用了。

 

為此，將片狀多層陶瓷電容器用于輸出平滑電路時(shí)，需要調(diào)整相位補(bǔ)償電路的常數(shù)。如果相位補(bǔ)償電路集成在DC-DC轉(zhuǎn)換器IC的內(nèi)部，需要測(cè)量被替換掉的鉭電解電容器的ESR，然后串聯(lián)插入ESR與鉭電解電容器相同的電阻器。這樣做就能抑制異常振蕩。

 

詳情請(qǐng)參見圖2。圖2（a）是單純把構(gòu)成DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出平滑電路的電容器由鉭電解電容器更換成片狀多層陶瓷電容器后的輸出電壓波形。波形出現(xiàn)了異常振蕩，DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓也隨之大幅變化。圖2（b）是對(duì)反饋環(huán)路相位補(bǔ)償電路的常數(shù)進(jìn)行調(diào)整后的波形。波形的異常振蕩得到了抑制，輸出電壓降到了不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響的水平。實(shí)際使用中如果達(dá)到了這種輸出電壓波形，就可放心使用。

 

圖2：異常振蕩時(shí)和正常工作時(shí)的輸出電壓波形 （a）為出現(xiàn)異常振蕩時(shí)的輸出電壓波形。（b）為正常工作時(shí)的輸出電壓波形。通過(guò)調(diào)整反饋環(huán)路相位補(bǔ)償電路的常數(shù)，能夠防止異常振蕩。

 

一般來(lái)說(shuō)，DC-DC轉(zhuǎn)換器反饋環(huán)路響應(yīng)特性的相位裕度最好確保45度以上。若想滿足這一要求，必須調(diào)整相位補(bǔ)償電路的常數(shù)。

 

不過(guò)最近，通過(guò)在DC-DC轉(zhuǎn)換器IC一側(cè)進(jìn)行改進(jìn)，出現(xiàn)了不少即使直接利用ESR較低的片狀多層陶瓷電容器也不會(huì)出現(xiàn)異常振蕩等問(wèn)題的產(chǎn)品。選擇DC-DC轉(zhuǎn)換器IC時(shí)，請(qǐng)確認(rèn)其數(shù)據(jù)表（Data Sheet）等。如果注明有“使用片狀多層陶瓷電容器也能穩(wěn)定工作”字樣，便可以放心使用。反之，如果沒(méi)有注明，則需要采取上述的對(duì)策。

 

轉(zhuǎn)自：村田官網(wǎng)由《日経電子》提供