 本文讨论了DC-DC转换器中常用的电容类型，如MLCC的高电容值和稳定性，但易受电压、频率和温度影响；钽电容容量大且稳定，但有热击穿风险；电解电容用于滤波和尖峰电流处理，强调了电容寿命与电压、温度的关系。 摘要由CSDN通过智能技术生成 通常DC-DC转换器使用多层陶瓷电容（MLCC），钽电容或者电解电容。当然我们还可以找到贴片式的聚酯薄膜电容，但是它们的体积太大，无法满足电子工业对于小体积的要求。 （1）多层陶瓷电容 多层陶瓷电容(MLCC)是DC-DC电源中使用最广泛的电容。它们的电容量较高，不分极性，等效串联电阻和电感值很低并且能在很宽的频率范围和很广温度范围内保持稳定的电容值，这使得它们既可以用于滤波器也可以作为大容量电容。 然而，如果工作电压超过了MLCC的最大电压上限，那么它很容易发生故障。这一电压上限来自于结构原因，MLCC由多层金属层组成，中间由很薄的陶瓷绝缘片隔开。如果任意两层之间发生电弧放电，那么和电解电容不同，MLCC并没有自我修复机制，因此很快就会损坏。 MLCC一般只在制造商提供的90%的直流额定电压或者低频交流电压下工作。 如果通过电容的信号频率接近它的共振频率的话就必须小心了，因为这可能导致局部发热和过早的出现故障。其内部发热而导致的温度上升必须被控制在20°C以内。 另一种可能出现在MLCC上的共振影响是由压电效应透过陶瓷层产生的噪声。如果声音的共振频率和流过电容的交流波形一致，那么电容开始发出峰鸣声或尖锐的声响。解决方法是使用不同尺寸的，噪声共振频率不同的MLCC。 虽然总的来说陶瓷电容的电容值在温度变化时比较稳定，但是具体的稳定性很大程度上是由公差特性决定的。便宜的MLCC在温度变化时电容值的变化也很大，在整个温度范围内的变化可以从+22%到-82%。如果电路设计的工作温度是25°C，那么在较低或者较高的环境温度下，电容的表现大不相同，可靠性不高。 不同MLCC的电容随着温度变化的关系如下图所示：  MLCC分类代码：  比如，一个X7R电容在-55°C 至+125°C 的工作温度下其电容值的变化范围在±15%。 使用MLCC的最后一注意点是它们的电容值与直流电压有关。为了达到高的容积率，层与层之间的绝缘介电层非常薄（只有几微米厚），因此对电场压力十分敏感。 例如： 一个在6.3V时额定为10µF的0806型MLCC电容，对上升的电压会出现明显的电容下降。这些必须在设计计算时考虑：  （2）钽电容和电解电容 电解电容很少被用在DC-DC转换器中，但是常被用于外部组件，要么用于EMC滤波器，要么用于稳定输入输出电压，或者提供尖峰电流。后者的一个例子是IGBT驱动电路；IGBT驱动设备所需的平均功率为2W，但是尖峰栅极驱动电流可能达到几个安培。一个等效串联电阻很低的大容量电解电容连在DC-DC转换器的输出端，能够释放出低功率DC-DC转换器无法达到的尖峰驱动电流。 拓展：电解电容使用寿命及可靠性叙述： 1：电容的容量不起任何决定作用。工作寿命和电容的容量没有关系，所以在设计中使用大容量的电容不会改变其可靠性。 2：工作寿命不取决于绝对电压，而取决于实际电压Vactual和额定电压Vrated的比值。因此相比低电压的电容，一个高电压的电容的可靠性不一定也较高。 3：温度有很大的影响，以二次方变化。 所以：可靠性设计可以通过降低电容所受的电压压力（作为经验法则，平均电压不应超过电容额定值电压的70%）和降低工作温度来实现。 好的热力学设计对于电解电容的工作寿命的影响最大，并且遵循两条基本法则： 第一，内部发热会明显增加热应力，所以纹波电流越高，电容的等效串联电阻产生的内部功耗就越大。当电容老化后，等效串联电阻会上升，其内部温度也会上升进而进一步加速工作寿命的衰减。由于电容可靠性和电容容量无关，大容量的电容其内部发热量较低进而寿命较长。而且它的表面积也较大，容易散热。 第二，布局上应该尽量使E-caps远离散热片，变压器，或者热半导体元器件以保持其工作环境温度尽可能的低。同时必须注意不带护罩的电感元件，它会辐射电磁场而在电容的各层中产生蜗电流，进而导致局部发热。电容的位置应尽量避免接触电感。 而钽和铝电解电容使用相似的结构，导通层（钽或铝）通过在其中注入液体或者凝胶状的电解质隔开。使用电解质大大提高了容积率，因此相等体积的电解电容能够提供2倍于MLCC电容的电容量。电解电容的另一个优点是它可以自我修复板层之间的小尺寸损伤。 钽电容相同体积的钽电容的容量更高以及电容随温度和时间的变化更稳定。然而，它们被瞬态过电压损坏后容易出现热击穿的缺点严重降低了它的可靠性。如果发生故障，由于电弧放电而产生的热量可以引燃阴极材料（锰氧化物），导致电容器燃毁 |
