MLCC陶瓷电容的直流偏压特性-你的DCDC为什么实测纹波总比计算值要大

DCDC计算出的纹波大于公式，电容ESR的锅？

我们设计DCDC电路的时候，经常会用下面的公式计算一下纹波输出电压，然后在输出端选择合适的电容。

下面是某DCDC规格书的纹波说明:

陶瓷电容的ESR都说很小，可以忽略。然后，根据输入输出电压、开关频率和目标纹波，可以获得电容量。

然而，我不知道你是否发现电路通常比计算出来的纹波大。为什么？这是因为陶瓷电容ESR实际上不能忽视吗？一般来说，我们不知道电容ESR多大，就这样让陶瓷电容背锅(我以前这么干，汗。。

那是真的吗？

事实上，陶瓷电容器是这样的MLCC在电容上施加直流电压后，电容容量会下降。

电容器的直流偏压特性

下图是村田的47uF/6.3V电容直流偏压特性

可以看到，在电容上面施加直流电压6.3V当时，电容量只剩下初始值的15%左右。我勒死它。太可怕了。

真的是这样吗？

实验验证

实验条件，12V转3.3V的DCDC，开关频率800Khz的DCDC，输出滤波电容型号47uF/6.3V，经查询ESR在800Khz时为2mΩ。

计算公式：

第一种纹波计算值：满容量47uF计算。

ESR造成的纹波=2.7mV

电容引起的纹波=4.5mV

所以总纹波是：2.7mV 4.5mV = 7.2mV

第二种纹波计算值：根据电容偏压曲线，电容量为3.3V时容量约为18.8uF。

ESR造成的纹波=2.7mV

电容引起的纹波=11.3mV

所以总纹波是：2.7mV 11.3mV=14mV

电路板测量：

电路板测量，纹波为15mV，接近第二种方法计算的值。

所以，MLCC陶瓷电容器的直流偏压特性确实存在

各种容量的电容直流偏压曲线

为了方便我们的设计，我在村田官网下载了一些常规电容的直流偏压特性曲线，供设计参考。

从图片之间的对比可以看出：

----容量越大，偏压特性越明显。随着电压的升高，容量下降得越多

----在相同的电压下，相同容量和不同耐压电容的电容下降(没有高耐压值的电容下降较少)

----包装容量相同、耐压相同，电容量下降缓慢

总结：

MLCC电容计电路时，必须考虑电容的直流偏压特性。容量越大，容量随电压升高而下降越快。