DCDC电源设计——论铝电解电容、钽电容、陶瓷电容之性能优劣

测试电路

单一性能对比

频率稳定性，钽电容在不同频率下容量表现非常稳定；陶瓷电容不足够稳定；铝电解很不稳定；

在大范围频段内：

陶瓷电容的ESR表现得出奇地低(100k时最低0.002欧)，但随频率变动也很大(最大1欧)；

钽电容ESR较高(基本在0.05欧以下)，且比较稳定，基本不受频率影响；

铝电解的ESR很高(基本在0.5欧)，且比较稳定，基本不受频率影响；

环境（温度&电压）对容量的影响，温度范围-55~+125，DC范围0V~4V的条件下：

陶瓷电容的容量稳定性不好，表现在受电压和温度影响都非常地大，不同条件下从110%到50%变动剧烈；

钽电容的容量稳定性非常好，-55~+125温度范围和DC从0V~4V范围内几乎不受；

铝电解的容量稳定性不很好，主要受温度影响大；受电压影响不大。

环境（温度&电压）对ESR的影响，温度范围-55~+125，DC范围0V~4V的条件下：

各种电容的ESR受DC变化影响非常小，可以忽略，但受温度变化影响很大，具体如下：

陶瓷电容的ESR在全温度范围内的表现仍然非常令人满意，比较稳定，在0.001~0.002欧之间，ESR随温度升高而降低；

钽电容的ESR在全温度范围内表现的非常稳定，但ESR值仍有点高为0.02欧到0.1欧之间，ESR随温度升高而降低；

铝电解的ESR在全温度范围内表现非常差，不但值很高，而且非常不稳定，尤其在负温度区域内，因为电解液的特性，ESR最大(-55度时)上升到100欧的很夸张的值；

DCDC输出的测试(输出直流3.3V)：

钽电容表现优秀，纹波频率与DCDC的振荡频率相等(300kHz)，峰峰值25.6mV；

陶瓷电容表现非常差劲，它导致DCDC的调整器不稳定，出现莫名其妙的50kHz的振荡，并且振荡峰峰值电压高达60.1mV（5V输出电压下的测试结果高达169mV）；

铝电解电容表现也不好，纹波频率与DCDC的振荡频率相等(300kHz)，峰峰值73.4mV（5V输出电压下测试峰峰值为96.1mV）；

DCDC输出受温度影响的测试：（3.3V输出电压恒定，温度变化范围为0~70度）

温度变化范围内，钽电容表现优秀，整体稳定，在30mV以下，并且随温度升高纹波峰峰值降低；

陶瓷电容的表现非常差劲，0度时90mV，70度时降到40mV；

铝电解的的表现更差，0度时150mV，70度时50mV；

总结，DCDC中，使用钽电容是最合适的，陶瓷电容极低的ESR和不稳定的容量会导致振荡不稳定，铝电解超高的ESR会导致平滑性能不佳。