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电源电容选料篇
文章来源:永阜康科技 更新时间:2019/12/11 10:18:00

首先是我们最常用的贴片的陶瓷电容的偏压问题.

通常贴片电容的容值与他所加的电压是成反比的,而且电压越大容值衰减的越剧烈。也就是说假如同样一个10uf/16v的耐压规格,工作于3.6V时可能接近10uf,工作于8.4V时,可能只有2uf。大家不要怀疑,确实是有这样大的变化。

 图1  16V 0805 X5R 10uf 

    

图2 25V 0805 x5r  10uf

图1是三星16V 0805 X5R 10uf电容的规格书上的曲线。可以看到到10V以上电容几乎很小了。这个是由于陶瓷电容原材料的电子特性决定的。大家如果想进一步了解原理,可以发邮件询问。

这个特性实际上和电容的耐压规格没有什么关系,比如图2是25V规格的,但10V时的有效电容值是一样的。这个特性要改善只有增大电容的体积和厚度,也就是说0603的会更差,1206的会好一些.如果是同样的封装则,越厚的越好。

 图3  16V 0603 X5R 10uf  

 

 图4  16V 1206 X5R 10uf

下面的重点:

我们以前的音频功放也都是升压,但是音频功放肯定都会在升压后加一个电解电容,电解电容虽然ESR大,但是容量却十分稳定,没有以上的的随着电压变化的问题。

而且电解电容的容值都比较大。所以,以前我们没有提及以上的问题。但是充电或者是一些负载稳定的电源,客户是希望减小布板高度和面积。比如充电,电流是

恒定的不像功放,负载变化非常剧烈,所以电解电容是不必要的。但是升压是一个反馈系统,需要输出电容保持个最小值,小于这个值系统就会不稳定发生自己震荡。

我们CS5080升压输出稳定的最小值是2.2uh时不小于8uf。我们现在给出的应用条件是16v 0805 22uf X5R,注意厚度是1.25的电容两个并联。从图5可以看出在8.4V时

两个并联可以保证12uf的等效容量。

所以在应用的过程中对电源不是很懂的客户要去强调我们升压输出电容的规格,就是我们demo里的C1,C2,要要求他们选用0805 22uf 厚度尽量1.25的。

当然,后面也会做实验,看看我们实际中电容到什么程度系统就会出问题,毕竟以上的8uf只是一个理论值。当然这个值和电感和PCB的画法也有一定关系。

 

                                     图5  16V 0805 22uf 1.25T

 

输入电容本身输入电容对于芯片本身并没有特殊的要求。但对于充电IC还是要特别留意。

因为在很多应用中,比如音箱,电源也就是电池以及喇叭都是内部固定死的,是不会有人来插拔的。

但是对于充电,大多数的应用都是带电的所谓热插拔。也就是适配器是插着交流电的,然后直接把充电线插到micro usb上。

由于适配器是5V带电状态,而充电芯片端基本处于0状态,插入的一瞬间,充电芯片端PCB上的所有电容开始充电,这个充电电流是不受任何芯片控制的,完全取决于RC参数。

但是一般的充电线都比较长,都存在比较大的寄生电感,当比较大的瞬态电流流过时,就会产生过冲和振铃。如图所示,这个过冲可能充到10V。

对应于CS5080,芯片本身有过压保护,输入超过6.5V,芯片就会关断,同时我们芯片在关断的时候,10V电压下也是安全的。

但是在应用的时候,还是要在PCB上做一些保护,防止意外发生。其实这个过冲和大家熟悉的升压功放LX端的过冲原理是一样的。

也可以采用R和C串联的方法很好的解决,只是参数不同。

目前主推的方案是在输入端加一个16V 100uF的电解电容,对于PCB高度和面积要求不是很敏感的客户,这是更好的方案。

因为本身电解电容的寄生电阻就比较大,一般在0.5欧到2欧之间,等效的话就是0.5欧和100uf串联,可以很好的吸收这个过冲,同时100uf的电容还可以稳定电源。

如果PCB不能放下电解电容,那我们就需要一个额外的RC吸收电路,参数是2欧和10uf,最好选用0805,但0603也是可以接受的。同时,要再并联一个22uf的电容,这个才是真正的电源端稳压滤波电容。这个电容最好是0805封装。



 
 
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