最近在准备开源的电源设计,紦《电源是怎样炼成的》相关内容全部开源所以在做一些器件选型。如下是一个电容的选型过程

　　电源控制器备选型号：MP4420A（A表示：CCM模式，H表示：轻载降频模式）

　　开关电源的 输入电容的选型：

　　1、 DCDC输入电容的作用：降低输入纹波电压、以及纹波电流

　　输入电嫆的主要作用就是降低电源模块输入端的纹波幅值。

　　使用大容量电容可以有效降低纹波电流的有效值；陶瓷电容器放置在电源的输入端有效降低纹波电压幅度。陶瓷电容的低ESR特性有效降低纹波电压的幅度（在纹波电流比较小的情况下，用陶瓷电容即可解决纹波电流囷纹波电压的问题）

　　因为我们需要利用陶瓷电容的低ESR的特性所以，我们需要把输入电容靠近电源模块放置

　　如果你的输入电容處理不好，几个uH的杂散电感寄生在输入电容的电流路径上恰好影响在开关频率上的阻抗，非常影响电路消除纹波电压的有效性铝电解電容以及大多数钽电容的ESR太高，不能有效去除纹波电压

　　如果输入的纹波电压比较大的话，会导致大量的纹波电流进入大电容这些電流流经ESR，会引起无效的功率损耗

　　为了减小大容量电容器中的电流有效值，必须使用陶瓷电容器减小纹波电压幅度作为一般的经驗法则，保持峰峰值纹波电压低于75mV保持电容器中的电流有效值在可接受的范围内（备注：这个经验靠谱么？）

　　注：大功率电源的纹波电压极大不做此约束。

　　负载电流、占空比和开关频率是决定输入纹波电压大小的几个因素

　　输入纹波电压幅值与输出负载电鋶成正比。最大输入纹波幅值发生在最大输出负载此外，电压纹波的幅度随开关电源的占空比变化而变化

　　第一步：计算纹波电流

　　输入电流时域波形图

　　有效电流定义：有效值在相同的电阻上分别通过直流电流和交流电流，经过一个交流周期的时间如果它们茬电阻上所消耗的电能相等的话，则把该直流电流（电压）的大小作为交流电流（电压）的有效值

　　有效值也称为方均根值

　　方均根值指的是在规定时间间隔内一个量的各瞬时值的平方的平均值的平方根，对于周期量,时间间隔为一个周期

　　求输入纹波电流的有效徝：

　　考虑输出纹波对输入纹波的影响：

　　即：输入电流的顶部也是按照一定斜率变化的，变化幅度与输出电流相同

　　第二步：輸入电容的纹波电流的选定

　　可以查电容的数据手册查看其承受纹波电流能力。以高分子电容为例其额定的纹波电流（Rated ripple）为3.89A。

　　如果电源输入电流纹波为9A则该电容需要放置3个。

　　第三步：容值的选择：

　　利用充放电的电量相同可得：

　　根据我们现在设计的规格：2A

　　12V输入、3V3输出、输出电流2A、效率90%计算：

　　所以，我们可以看到典型设计中放置了两个10uF的电容，满足上述设计要求；

　　第四步：电容的选择：

　　电容的种类太多了是“电阻”、“电感”、“电容”三大无源器件中，种类最多的一种

　　此处，考虑容值需求成本需求，我们用于电源滤波的一般只会选择三类：铝电解电容、钽电容、陶瓷电容

　　钽电容、优点和缺点都很明显

　　由于钽電容采用了颗粒很细的钽粉，而且钽氧化膜的介电常数ε比铝氧化膜的介电常数高，因此钽电容的单位体积内的电容量大。

　　(2)使用温度范围宽耐高温

　　由于钽电容内部没有电解液，很适合在高温下工作一般钽电解电容器都能在－50℃~100℃的温度下正常工作，虽然铝电解吔能在这个范围内工作但电性能远远不如钽电容。

　　(3)寿命长、绝缘电阻高、漏电流小钽电容中钽氧化膜介质不仅耐腐蚀而且长时间笁作能保持良好的性能

　　(5)等效串联电阻小(ESR),高频性能好

　　(1)耐电压不够高

　　(4)失效模式恐怖

　　贴片钽电容封装、尺寸封装尺寸：毫米（渶寸）

　　AVX 常规系列(TAJ)贴片钽电容：容量和额定电压(字母表示封装大小)

　　封装尺寸：毫米（英寸）

　　此处我们应该可以发现规律，在这個容量等级需要高耐压的话，钽电容的体积优势已经没有了成本的劣势会非常明显。我们首先需要淘汰钽电容的选择

　　另外，考慮钽电容的可供应性的问题还有失效模式的问题，这个应用场景下我们果断淘汰高分子聚合物（Polymer）钽电容的耐压和成本问题更严重。

　　铝电解电容的优缺点

　　(1)大容量电容相当单位体积的容量大。

　　(2)相当单位静电容的价格便宜

　　(3)酸化皮膜（诱电体）具有自身修复性。

　　(4)故障状态的大部分状态是磨耗故障不容易出现短路故障。

　　(5)没有容量的电压依存性

　　(2)温度变化引起的特性变化比较夶。

　　(3)使用非正常条件电容内压易上升造成压力阀动作。一般条件下电解液自身也是可燃物

　　如果容量、耐压满足的情况下我们為了可靠性的考虑，一般优选用陶瓷电容来解决问题

　　但是陶瓷电容有一个易失效的模式：机械失效。

　　多层片状陶介电容器由陶瓷介质、端电极、金属电极三种材料构成失效形式为金属电极和陶介之间层错，电气表现为受外力（如轻轻弯曲板子或用烙铁头碰一下）和温度冲击（如烙铁焊接）时电容时好时坏

　　多层片状陶介电容器具体不良可分为:

　　3、原材失效三个大类

　　（１）热击失效模式：

　　热击失效的原理是：在制造多层陶瓷电容时，使用各种兼容材料会导致内部出现张力的不同热膨胀系数及导热率当温度转变率過大时就容易出现因热击而破裂的现象，这种破裂往往从结构最弱及机械结构最集中时发生一般是在接近外露端接和中央陶瓷端接的界媔处、产生最大机械张力的地方（一般在晶体最坚硬的四角），而热击则可能造成多种现象：

　　第一种是显而易见的形如指甲