Part 01  前言

LDO電壓IC的輸入端總會放上電容，那輸入電容到底干啥用的？別人問你的時(shí)候，你不會只知道濾波吧？LDO的輸入電容可不是隨便選個(gè)電容焊上去就完事，它有幾個(gè)重要作用。

首先當(dāng)然是濾掉輸入端的電壓波動，電源輸入端總有些雜波，輸入電容能把這些波動“熨平”，讓LDO工作更穩(wěn)定。其次輸入電容可以應(yīng)對突發(fā)電流需求，負(fù)載電流突然增大時(shí)，輸入電容能快速“補(bǔ)貨”，避免輸入電壓大幅下降。合適的輸入電容可以降低輸入端的阻抗，幫LDO更快響應(yīng)負(fù)載變化。輸入電容還能濾掉高頻噪聲，避免干擾其他電路。

Part 02  選電容前要搞清楚的關(guān)鍵點(diǎn)

選輸入電容時(shí)，得關(guān)注這幾個(gè)參數(shù)：

1．電容值：決定了濾波效果和響應(yīng)速度。

2．ESR(等效串聯(lián)電阻)：ESR越低，電容的動態(tài)響應(yīng)越好。

3．額定電壓：得比輸入端的最高電壓高，確保不會擊穿。

4．電容類型：常見的有陶瓷電容、鉭電容和鋁電解電容，陶瓷電容因?yàn)镋SR低、適合高頻，通常是LDO的首選。

Part 03  怎么算輸入電容？

1. 算最小電容值

輸入電容得能應(yīng)對負(fù)載突變時(shí)的電流需求，公式是：

CIN ≥ IOUT(MAX) × Δt / ΔV_IN

CIN：輸入電容值

IOUT(MAX)：LDO的最大輸出電流

Δt：負(fù)載變化的時(shí)間，通常由負(fù)載特性決定。

ΔVIN：輸入電壓允許的最大下降，看設(shè)計(jì)需求或LDO規(guī)格書。

舉個(gè)例子：假設(shè)LDO最大輸出電流是0.5A，負(fù)載變化時(shí)間是10微秒，允許輸入電壓下降0.1V，代入公式：

CIN ≥ 0.5 × (10×10??) / 0.1 = 50μF

所以，輸入電容至少得50μF。

2. 考慮濾除紋波

輸入電容還得處理電源的紋波，公式是：

CIN ≥ IRIPPLE / (2π × f × ΔVRIPPLE)

IRIPPLE：輸入電源的紋波電流，可以實(shí)測。

f：紋波頻率，通常是電源的開關(guān)頻率（這可不是LDO的開關(guān)頻率，LDO上一級常常是DCDC開關(guān)電源，此處是DCDC的開關(guān)頻率）。

ΔVRIPPLE：允許的電壓紋波。

舉個(gè)例子：假設(shè)紋波電流是0.2A，開關(guān)頻率是100kHz，允許紋波電壓是50mV，代入公式：

CIN ≥ 0.2 / (2 × 3.1416 × 100×10³ × 0.05) ≈ 6.37μF

為了保險(xiǎn)，通常選10μF或更大的電容。

3. 實(shí)際選多大的電容？

綜合上面兩個(gè)公式，取計(jì)算結(jié)果中較大的電容值，再留點(diǎn)余量（一般是1.5到2倍）。另外，LDO的規(guī)格書通常會給個(gè)推薦范圍，選電容時(shí)最好參考一下。

4.選哪種電容好？

陶瓷電容ESR低，高頻性能好，體積小，壽命長。但是受直流偏置影響，實(shí)際電容值可能比標(biāo)稱值小。陶瓷電容一般選X5R或X7R材質(zhì)的陶瓷電容，考慮直流偏置效應(yīng)，標(biāo)稱值適當(dāng)放大。鋁電解電容容量大，成本低ESR高，高頻性能差，壽命短，體積也大，一般不建議選。

Part 04  總結(jié)

不同LDO對輸入電容的要求不一樣，規(guī)格書里通常有推薦值和ESR范圍，照著來最保險(xiǎn)。為了濾高頻噪聲，可以在主電容旁并聯(lián)個(gè)0.1μF或1μF的陶瓷電容。輸入電容盡量靠近LDO的輸入引腳，減少寄生電感和電阻。高溫或長時(shí)間運(yùn)行的場景，選耐溫好、壽命長的電容。電容會老化，實(shí)際值可能下降，所以選比計(jì)算值大1.5到2倍的電容更穩(wěn)妥。