在电子电路设计中，LDO（低压差线性稳压器）电路是极为常见的一种，而 LDO 电路输入电容的选型和容值计算至关重要，它直接影响着 LDO 电路的性能和稳定性。那么，LDO 电路输入电容究竟该如何选型和计算容值呢？接下来，我们将进行详细的讲解。

前言

在 LDO 电压 IC 的输入端，通常会放置电容。很多人只知道其具有滤波作用，但实际上，LDO 的输入电容有着多个重要作用。首先，它能够滤掉输入端的电压波动。电源输入端不可避免地会存在一些杂波，输入电容就像一个 “熨平器”，可以将这些波动 “熨平”，从而让 LDO 工作得更加稳定。其次，输入电容可以应对突发电流需求。当负载电流突然增大时，输入电容能快速 “补货”，避免输入电压大幅下降。此外，合适的输入电容还可以降低输入端的阻抗，帮助 LDO 更快地响应负载变化。同时，它还能滤掉高频噪声，避免对其他电路产生干扰。

选电容前要搞清楚的关键点

在选择输入电容时，需要关注以下几个重要参数：

1. 电容值：电容值决定了滤波效果和响应速度。较大的电容值通常能提供更好的滤波效果，但响应速度可能会较慢；而较小的电容值响应速度较快，但滤波效果可能相对较差。
2. ESR（等效串联电阻）：ESR 越低，电容的动态响应越好。低 ESR 的电容能够更快地响应电流变化，减少电压波动。
3. 额定电压：额定电压必须比输入端的电压高，以确保电容不会被击穿。如果额定电压选择不当，可能会导致电容损坏，影响电路的正常工作。
4. 电容类型：常见的电容类型有陶瓷电容、钽电容和铝电解电容。其中，陶瓷电容因为 ESR 低、适合高频，通常是 LDO 的。
   

怎么算输入电容？

1. 算电容值
   输入电容需要能够应对负载突变时的电流需求，计算公式为：
   CIN≥IOUT(MAX)×Δt/ΔVIN
   其中，CIN为输入电容值，IOUT(MAX)为 LDO 的输出电流，Δt为负载变化的时间，通常由负载特性决定，ΔVIN为输入电压允许的下降，可根据设计需求或 LDO 规格书确定。
   例如，假设 LDO 输出电流是 0.5A，负载变化时间是 10 微秒，允许输入电压下降 0.1V，代入公式可得：
   CIN≥0.5×(10×10?6)/0.1=50μF
   所以，输入电容至少需要 50μF。
2. 考虑滤除纹波
   输入电容还需要处理电源的纹波，计算公式为：
   CIN≥IRIPPLE/(2π×f×ΔVRIPPLE)
   其中，IRIPPLE为输入电源的纹波电流，可以通过实测得到，f为纹波频率，通常是电源的开关频率（这里指的是 LDO 上 DCDC 开关电源的开关频率，而非 LDO 的开关频率），ΔVRIPPLE为允许的电压纹波。
   例如，假设纹波电流是 0.2A，开关频率是 100kHz，允许纹波电压是 50mV，代入公式可得：
   CIN≥0.2/(2×3.1416×100×103×0.05)≈6.37μF
   为了保险起见，通常会选择 10μF 或更大的电容。
3. 实际选多大的电容？
   综合以上两个公式的计算结果，取较大的电容值，并适当留有余量（一般为 1.5 到 2 倍）。此外，LDO 的规格书通常会给出一个推荐范围，在选择电容时参考该范围。
4. 选哪种电容好？
   陶瓷电容具有 ESR 低、高频性能好、体积小、寿命长等优点。然而，它会受到直流偏置的影响，实际电容值可能比标称值小。因此，在选择陶瓷电容时，一般会选择 X5R 或 X7R 材质的陶瓷电容，并考虑直流偏置效应，适当放大标称值。铝电解电容虽然容量大、成本低，但 ESR 高、高频性能差、寿命短、体积也大，所以一般不建议选用。
   

总结

不同的 LDO 对输入电容的要求有所不同，LDO 的规格书里通常会有推荐值和 ESR 范围，按照规格书来选择电容是为保险的做法。为了更好地滤除高频噪声，可以在主电容旁并联一个 0.1μF 或 1μF 的陶瓷电容。在实际安装时，输入电容应尽量靠近 LDO 的输入引脚，以减少寄生电感和电阻。在高温或长时间运行的场景下，应选择耐温好、寿命长的电容。此外，由于电容会随着使用时间的增长而老化，实际值可能会下降，所以在选择电容时，选择比计算值大 1.5 到 2 倍的电容，这样可以确保电路的稳定性和可靠性。