为什么用lt3070稳压器时,在输出端并联好些小容量的电容会更稳当

聊聊为什么用LT3070稳压器时,在输出端并联好些小容量的电容会更稳当。把这颗芯片的满载电流设为5A,COUT用15μF的话,它的单位增益带宽大约能跑到1MHz。要让寄生效应不捣乱,就得把多层陶瓷电容的自谐振频率 fR 抬高到稳压器带宽之上。标准的MLCC电容只要搞对,用起来通常没问题。想让fR超过1MHz,就得让1/(2π√LC)的值大于1MHz才行。在这个频率下,PCB板上的走线会引入很大的电感,所以一定要给基础去耦电容找个好地方,最好是跟LT3070挨在一起放。拿0603或者0805这种小封装来说,它们自带的等效串联电感ESL大概有800pH,再加上PCB本身又能贡献出200pH左右的电感。为了压住这一茬寄生电感,把多个电容并在一起确实是个法子。不过这种并联得有讲究——如果好几个电容都有差不多的自谐振频率 fR,它们很容易凑成一个LC回路引发振铃。稍微加点等效串联电阻ESR(5mΩ到20mΩ之间)能帮忙阻尼掉共振,可要是ESR太大又会拖慢负载阶跃的响应速度。最省心的办法是选那种有相同封装尺寸的4/2/1比例分级结构来堆电容。这样一来,各颗电容的ESL相对均匀,那些共振峰值也就被分散到稳压器带宽之外了。照这个路子配出来的15μF左右的方案就是10μF+4.7μF+2.2μF。要是用比0805还大的电容,通常ESL会变高而ESR会更低(小于5mΩ),所以更得多选些小容量的(小于10μF)的小货。现在出的新一代低电感电容能把fR往上推得更猛,用户不妨试试这种。 看图1里的布局就知道了——把并联的输出电容铺得紧密点是关键。还有别忘了把输入和输出的地也连上GND,这样能掐断AC GND的大环路,对快速负载瞬态响应特别有好处。这种紧密的连接还能少掉不少电磁干扰(EMI),让旁路效果更猛。在FPGA、ASIC处理器或者DSP供电这种要求高的场景下,经常得给这些器件搭个高频去耦网络。这网络里大多是并联的小容量陶瓷电容凑成的。有时候总电容加起来可能刚好快顶到LT3070要的最低15μF要求了,这么一来反而能省下直接焊在输出端的大电容数量。把小容量的电容拼在一起能提供好的频率特性,把好多寄生效应的极点和零点都推到稳压器单位增益交越频率外面去。这个法子把LT3070的全部带宽性能都给榨出来了。 说回电容本身——它是用各种介电材料做的,温度和电压一变它们的表现就不一样。按照EIA定的代码分主要有Z5U、Y5V、X5R和X7R这几种。Z5U和Y5V在小壳子里能堆出高容量来,但电压和温度系数一般都挺厉害的。就拿图2和图3里的数据看——如果用来做5V的稳压器,标称是16V 10μF的Y5V电容,在工作电压和温度范围内跑一圈后,有效容量可能只剩下1μF到2μF那么少。X5R和X7R就稳当多了,更适合当输出电容用。X7R在温度方面的稳定性更好一点,X5R虽然便宜点但能做到更大的容量。不过在用这俩的时候也得留心眼——X5R和X7R的代码只说明了温度范围和最大的变化率是多少。虽然它们的直流偏压特性比Y5V和Z5U强不少,但也不见得就万无一失——在直流偏压下它们也可能缩水得很厉害。 随着元件的尺寸变大了,这种直流偏压特性通常会变好点,但在实际用的电压下还是得亲自测测到底值不值得用。除了这些系数外还有个麻烦事儿——有些陶瓷电容有压电效应:这种东西因为端子受到机械应力就会生电信号,有点像话筒工作的原理一样。对于这种电容来说,系统里的震动或者温度突然变化都有可能引发这种应力。