降低开关调节器的电气行为，提供了初始电感器大小的指导，并讨论了电感器电流和电感微调。现在，在LTSpice模拟和下面的示意图的帮助下（图1），我们将探讨电容器特性与开关模式降压转换器的性能之间的关系。
在LTSpice中实现的降低转换器的示意图。
图1。用于LTSpice中实现的降低转换器的示意图。
输出电容器的目的
开关模式调节器中的电感器允许打开/关闭开关动作，以产生坡道/坡道向下电流波形。但是，我们需要输出电容以存储和释放电荷的方式，即使电感器电流有（可能很大）变化（可能很大），并且跨负载的电流仍保持稳定。下面的图（图2）显示了我通过使用C1的非常小的值实际上消除输出电容器时会发生什么。
模拟结果说明了电容值极低的降压转换器的电压输出。
图2。模拟雄鹿转换器的电压输出，其电容值极低。
然后，我们看到开关模式调节器中的输出电容器可以满足关键的过滤功能。因此，应仔细选择此组件，并注意电容器的类型及其电容值。在本文中，我们将重点介绍电容器类型；在接下来，我们将讨论价值。
电容器类型
低压电子设备中常用的三个电容器技术是陶瓷（也称为MLCC，意为多层陶瓷电容器），电解铝和坦塔勒姆。我总结了以下每个人的利弊，重点是与转换电源有关的素质；请记住，这些都是概括，并且天生的概括为简洁和简单牺牲了一定程度的准确性。
陶瓷电容器
优点：低成本；低ESR（有关此的解释，请参见下一节）；不极化；袖珍的。
缺点：受到压电效应；相对于直流偏置，温度和时间，电容不稳定；不那么容易获得高电容。
铝电解电容器
优点：低成本；容易获得高电容和高电压等级；高电容与体积比率。
缺点：两极分化；笨重;演奏会随着时间的流逝而降低；高ESR; ESR相对于工作温度不稳定；高频效率较低。
触觉电容器
优点：高电容与体积比率；袖珍的;长期可靠性。
缺点：高成本；偏振;高频效率较低。
开关调节器设计的趋势是朝着更高的开关频率介入，这允许降低输出电容。这使陶瓷成为输出电容器的更可行的选择；那些想要有关此主题的更多信息的人可能会找到我的陶瓷电容器类型的指南。
总体而言，我发现陶瓷电容器有用。我仅考虑避免陶瓷的理由，仅考虑铝电解或触觉。
等效串联电阻
哪些特征的影响您选择的输出电容器类型至少部分取决于您的优先级。但是，如果您专注于电性能，那么等效串联电阻（ESR）可能是要考虑的重要因素。
在开关模式转换器电路中，较低的ESR通常更好。 ESR较高会导致较高的输出电压波纹和较低的效率；它也可能对调节器用于维持指定输出电压的控制环的稳定性产生负面影响。但是，从理论上讲，开关的控制循环可以用电容器设计，因此我们不能说较低的ESR总是更好地适合稳定性。要记住的一个关键事实是，电容器ESR超过频率并不恒定。您需要使用与电路的工作频率相对应的ESR值。
如果您使用的是现成的切换器，则数据表将有望包括示例电容器零件号或推荐的ESR范围。您可能还会发现模拟有助于识别成功的电容器参数，尤其是在数据表指南有限或不可用的情况下，您可以将ESR添加到理想的电容器中，以使模拟与真实的电气行为更一致。
现实生活电容器的更完整的模型包括ESR和等效串联电感（ESL）。您可以在我的旁路电容器系列的第2部分中 阅读有关ESR和ESL的更多信息。
输出波纹
以下图（图3）用理想化的输出电容器（ESR =0Ω，ESL = 0 h）传达了图1所示的切换器电路的输出波纹。
仿真结果说明了将ESR设置为0Ω的降压转换器的输出波纹。
图3。图1的输出纹波。ESR=0Ω。
现在，让我们修改输出电容器，以使其行为与0805陶瓷电容器的行为更加一致。我们将将等效的串联电阻设置为10MΩ，这对于以1.5 MHz的运行频率为单位是陶瓷电容器的合理值。新的V OUT跟踪如下所示，在图4中显示了相同的垂直和水平轴设置，以使直接视觉比较更加容易。
仿真结果说明了将ESR设置为10MΩ的降压转换器的输出波纹。
图4。图1的输出纹波。ESR=10MΩ。
这里没有显着差异，这是个好消息。这些结果表明，优质的陶瓷电容器不会严重降低我们的输出电压。
现在，让我们将ESR增加到400MΩ，这是我们在1.5 MHz下运行的电解或触觉电容器可能具有的电阻。图5说明了结果：
仿真结果说明了将ESR设置为400MΩ的降压转换器的输出波纹。
图5。图1的输出纹波。ESR=400MΩ。
输出连锁反应显着增加，但没有任何灾难性的。
低温考虑
如果您正在寻找灾难性的降解，则可以通过在必须在非常低温下运行的应用中使用电容器来实现它。图6给出了一个示例，说明了电解帽的ESR随温度降低以下的降低而增加。
因此，在20°C下提供可接受的纹波或稳定性性能的电解电容器在–30°C下完全无法接受。如果您有这种低温行为是有问题的，但不足以完全放弃电解电容器，则可以通过与电解质并联添加陶瓷电容器来改善情况。
