POSCAP在同步整流降壓式DC/DC轉換器中的應用

1 引 言 

日本三洋(SANYO)公司的POSCAP是“聚合物有機半導體固態電解電容器”的英文縮寫。大部分POSCAP的陽極是燒結鉭，僅少部分的陽極為鋁箔，所以常用的是POSCAP鉭電容器。POSCAP鉭電容器特別適用于電源電路中的濾波電容器，如個人計算機、便攜式計算機及基站、錄像機、數碼相機、導航系統(GPS)、PDA、移動電話、DVD等中的DC／DC轉換器。不少DC／DC轉換器生產商為了幫助用戶開發新產品，在數據資料中給出參數齊全的典型應用電路，用戶可按電路圖組成完整的電源。同時還專門提供評估板，加速開發的周期。但如果使用條件(如開關頻率、輸入電壓、輸出電壓或輸出電流)有所改變，與典型應用電路有差別，則電路中的有關元器件的參數也要做相應的改變。本文通過實例介紹在使用條件改變時，經過簡單計算，確定使用條件改變后的電感器值和輸出電容器的值，選擇合適的POSCAP電容器。

2 POSCAP鉭電容器的特點與應用實例

POSCAP鉭電容器的特點是尺寸小而電容量大；ESR(等效串聯電阻)低；允許紋波電流大；有極好的吸收噪聲的特性和頻率特性；有較好的溫度特性；壽命長；出現故障時不會爆炸、燃燒，比一般的鉭電解電容器安全，故最適用于高效率、低電壓、大電流降壓式DC／DC轉換器中作輸出電容器。近年來，電子產品的工作電壓從5 V降到3 V，甚至降到1.0 V以下，相反的是輸出電流在增加，為此開發出很多高效率、低電壓、大電流降壓式DC／DC轉換器。POSCAP鉭電容器在10～100 kHz范圍內比一般鉭電容器電容量變化小很多，所以對于工作頻率在1～3 MHz的DC／DC轉換器，選用POSCAP鉭電容器極為有利，可減少損耗和紋波電壓。

由美國國家半導體公司LM2745組成的高速同步整流降壓式DC／DC轉換器電路如圖1所示。當使用條件改變后，原典型應用電路中的電感器值和輸出電容器的值可能發生改變，所以需要選擇合適的POSCAP電容器。

該電路輸入電壓VIN=3.3 V，VCC=3.3 V，輸出電壓VOUT=1.2 V，最大輸出電流IOUT(max)=1.6 A，開關頻率fsw=1 000 kHz。圖中C01.2是C01與C02并聯，C02是0.1μF， 16 V的多層陶瓷電容器。計算其電感器L1及C01的具體步驟如下：

(1) 初步估算電路上的紋 △I′OUT

△I′OUT可取IOUT(max)的20％～40％，但因開關頻率較高，輸出電流IOUT(max)較大，采用20％的系數，則有：

△I′OUT=20％IOUT(max)=3.2 A

(2) 電感器L1的計算

L1值按相近的標準值選取，即LACT=0.22Μh

(3) 紋波電流△IOUT的復算

根據LACT的值來復算△IOUT，具體公式如下：

(4) 選合適的POSCAP鉭電容器

根據已知的VOUT及計算出的△IOUT，按POSCAP樣本選擇合適的輸出電容器COUT。要滿足兩個條件：VOUT=(0.8～0.9)VRATED(電容器的額定電壓)；△IOUT(ALLOW)(電容器的最大允許紋波電流)>＞△IOUT。若所選的單個電容器的△IOUT(ALLOW)不能滿足大于△IOUT的要求，可用N個同型號的電容器并聯，使△IOUT(ALLOW)