电容器容量计算方法

开关频率f一般为几十至几百千赫兹，输出滤波电容器C_O应采用高频电解电容器，其自谐振频率可超过10MHz。利用输出滤波电容器可降低开关电源的输出纹波电压ΔU_O。隔离式开关电源的ΔU_O约为输出电压的1%～2%，即ΔU_O=（1%～2%）U_O，一般为几十毫伏至几百毫伏。输出滤波电容器上的纹波电流估算公式为ΔI_O=（0.2～0.4）I_O，具体比例系数视输出滤波器的结构而定，例如使用一阶滤波器时可取ΔI_L=0.4I_O。使用二阶滤波器时可取ΔI_L=0.2I_O。

理想电容器可视为纯电容器，其阻抗随频率升高而降低。实际电容器中不仅包含一个纯电容器C和漏电阻R，还有等效串联电阻（Equivalent Series Resistance），英文缩写为ESR，它表示与理想电容器相串联的等效电阻值R_ESR，该电阻值反映了滤波电容器的特性。降压式DC/DC变换器输出纹波电压由下式确定：

举例说明，已知U_O=5V，I_O=1A，f=100kHz，取ΔI_O=0.4I_O=0.4A，并假定R_ESR=0.2Ω。当C_O=100μF时若不考虑R_ESR这一项，按照式（16-11）计算的ΔU_O=0.4A×0.0125Ω=5mV，该数值明显偏小。因为在同样情况下若考虑R_ESR这一项，ΔU_O=0.4A×（0.2Ω+0.0125Ω）=89mV。显然，89mV才是合理数值。上例中，若采用R_ESR=0.1Ω的高性能电解电容器，则ΔU_O即可减小到45mV。从中不难发现，由R_ESR所引起的输出纹波电压远大于式（16-11）中的第二项，这表明，R_ESR是造成输出纹波电压的关键因素，当R_ESR较大时，式（16-11）中的第二项甚至可忽略不计，此时公式简化成

ΔU_O≈ΔI_OR_ESR （16-12）(www.xing528.com)

利用式（16-12）可估算所需R_ESR值，以此作为选择C_O时的参考值。反之，如果将ΔU_O当做预期值（已知量），即可利用式（16-11）计算出C_O的最小值：

此时已不能忽略式（16-11）中的第二项，因此实际容量应大于式（16-13）的计算结果。

负载上的纹波电流、输出纹波电压与等效负载有关，其计算公式为ΔI_L=ΔU_O/R_L。通常ΔI_L远小于ΔI_O。