為了讓 LDO 正常工作，需要配備輸出電容器。將 LDO 用于實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如何選擇適當(dāng)?shù)妮敵鲭娙萜魇且粋€(gè)常見的問題。因此，讓我們來探討一下選擇輸出電容器時(shí)需要考慮的各種事項(xiàng)及其對 LDO 的影響。
電容器是用于儲(chǔ)存電荷的器件，其中包含一對或多對由絕緣體分隔的導(dǎo)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(tǒng)中使用時(shí)具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。陶瓷電容器通常是理想的選擇，因?yàn)槠潆娙葑兓钚。页杀据^低。
什么是電容？
電容器是用于儲(chǔ)存電荷的器件，而電容是指儲(chǔ)存電荷的能力。在理想情況下，電容器上標(biāo)注的值應(yīng)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(biāo)注的值。稍后您將發(fā)現(xiàn)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(dòng)態(tài)特性（以非線性方式存儲(chǔ)和耗散電荷），有些極化現(xiàn)象在不施加外部電場的情況下也可能會(huì)出現(xiàn)；這就是所謂的“自發(fā)極化”。
自發(fā)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(huì)生成電場，生成的電場會(huì)反轉(zhuǎn)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(zhì)內(nèi)電場的方向有關(guān)。
如圖1所示，鎖定的偶極子不會(huì)對交流電壓瞬變作出反應(yīng)；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(chǎn)生的影響以及產(chǎn)生的電容。請注意，外殼尺寸較大時(shí)損失的電容較小；這是因?yàn)橥鈿こ叽缭酱螅瑢?dǎo)體之間存在的電介質(zhì)越多，而這會(huì)降低電場強(qiáng)度并減少鎖定的偶極子數(shù)。
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(yīng)的溫度。這種溫度降額通常會(huì)使電容器的電容低于電容器上標(biāo)注的數(shù)值。表2為電容器溫度系數(shù)額定值解碼表。
大多數(shù) LDO 結(jié)溫范圍通常為 -40°C 到 125°C。根據(jù)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(yuǎn)小于直流偏置降額所產(chǎn)生的影響，直流偏置降額可使電容值降低 90%。
實(shí)際應(yīng)用
常見的 LDO 應(yīng)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(yīng)用中上述電容器的實(shí)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(shí)，電容值為 7μF。
b、溫度降額：基于 X7R 編碼，如果在 125°C 的環(huán)境溫度下應(yīng)用此電容器，電容值會(huì)另外下降 15%，此時(shí)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(yīng)用電容器時(shí)，10μF 電容器的實(shí)際電容值為 3.5μF。電容值已降低至標(biāo)稱值的 65% 左右。顯然，上述所有條件并非對任何應(yīng)用都適用，但務(wù)必要了解將電容器用于實(shí)際應(yīng)用時(shí)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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