在Boost电源中该怎样去选择电容的型号和电容容量呢

第第页在Boost电源中该怎样去选择电容的型号和电容容量呢？

我们之前了解过（电容）的作用，不外乎储能、滤波等作用。那么在Boost（电源）中又该怎样去选择电容的型号和电容容量呢？

首先整理一下Boost电源拓扑，有输入输出电容，那么先从输入电容聊起。

在电源的输入端，电压源其实是在很远的地方，有一段很长的路径，是没有办法提供快速变化的（电流）。那么在实际的电路中为何不能提供快速响应的电流呢？

实际电路工程中，输入电源很有可能离电源（IC）有很长的距离，这段距离其实是要通过走线连接起来的，其实走线越长，线路上的电感越大。实际上在电压源到Boost电路输入端串了一个电感，根据电感的特性，流过电感的电流不能突变，意味着输入电源不能快速响应Boost电流需求。为何走线越长电感越大？电感越大产生什么影响？

其中，W：走线宽度，l：走线长度，走线铜箔厚度影响较小

从公式发现（PCB）走线长度减少1/2，电感也减少1/2；而走线宽度增加10倍，电感才能减小1/2。如果PCB走线过长，走线电感量增加，在开关频率的影响下会造成电压与电流波形产生尖峰振铃，当尖峰足够大时会损坏开关管等风险。足以证明在实际工程中电源走线短粗对性能的影响。

输入线路中串入了电感，那在这段路径中随着电流的变化就存在感应电动势，电感的特性还会阻碍电流的变化，使输入到Boost电路输入端的电流不能快速响应负载的变化。

如图所示，铜厚1盎司，线宽100mil，走线长度10mm的电感量是5.21nH。这样的电感量也能阻碍电流的变化，但并不能让电流不能变化，这样对于动态电流还是能响应，如果线路电感越大，电流的响应就越慢，所提供的电流波形也就越平滑。

走线电感控制的越小，但还是不能忽略它的存在。工程中还是要做极限最坏考虑，电源输入的电流近似看成是恒定不变的，那么Boost输入需要的动态电流完全由输入滤波电容来提供。

既然要有输入电容的存在，那输入电容的容值该如何计算呢？

通过以上分析Boost输入滤波电容有储能的作用，我们了解电源上都存在相应的纹波，电压源经过走线路径，电源上的纹波会有所增加，那么输入电容另一个作用滤除这些滤纹波。其实输入电压纹波的大小也就是输入电容上纹波的变化，那么就需要了解输入电容在这个过程中干了些什么活。

输入电容随Boost电源不断开关进行充电和放电。这个过程中电容储存的电荷量就会发生变化，由公式Q=CUq来看，Uq的电压随着电荷量的变化而变化，也是一个动态的电压。充放电的过程中就有电流的流过，而实际的电容不可能是理想的，有相应的等效模型。从电容的等效模型中看，存在等效串联（电阻）和电感(忽略等效电感)，电流流过它们时会产生Uesr。

所以输入纹波电压由两部分构成ΔU=Uq+Uesr。

首先来看电容电荷量变化产生的压降Uq如何产生。

根据基尔霍夫电流定律KCL，节点电流之和等于0，那么对于A点来看，输入电流经过A后分别流入电感和输入电容。那么随着Boost电感电流的变化量必然等于电容电流的变化量。

（仿真）探测电感和电容电流变化波形如下图；

根据基尔霍夫定律，A节点电流和等于0，由仿真图可以看出，电感电流增大，输入电容电流减小，那么输入电容电流的变化等于电感电流变化ΔL。

由上图可知，电容电流波形在整个开关周期内的平均值为0，充电和放电在一个周期中各占1/2，在图中充电部分面积和放电部分面积相等，那么在充电或放电的电荷量Q=I*t，从图中可以看出，在一个周期内电容电流变化量是ΔL，那在电容在充电1/2T周期中电流的变化量是1/2ΔL。

综合以上就可以计算输入电容的表达式；

充电时间：1/2T充电最大电流：1/2ΔL

充电电荷量Q=充电三角形面积=1/2*底*高=1/2*充电时间*最大电流

电容的等效图中可以发现，电容是存在等效电阻ESR，那么在一个周期中，也必然由电流流过等效电阻ESR，那也会存在压降Uesr，从电容的波形图看出，在一个周期中电容充放电，电流也是动态变化的，那么平均电流也是ΔL。

从表达式可以发现纹波电流的大小与电感量、开关频率、输入电容值等相关，在选择的过程中要综合实际使用情况，一般有使用陶瓷电容和（电解电容），但这两者的特性还是有很大的差异。

陶瓷电容ESR小，容量小，电解电容ESR大，容量大，一般情况会在电源输入端并电解电容和陶瓷电容。

实际工程中，我们更关心输出纹波的大小，因为这直接关乎到负载的稳定性。相同的原理，输出纹波的大小也取决于电容电荷量的变化和电容等效电阻的决定。

开关管导通截止的一个周期中，开关管导通时，负载电流由输出电容提供，那么电容的放电量Q

总结回顾

1、可以了解到输出纹波的大小与输出电流Io、输出电容值Co,输出电压Vo相关，电容值增加，电压纹波会减小；同理，开关频率增加，电压纹波也会减小。

2、输入输出电压纹波很重要。输入电压多为（DC/DC）（芯片）提供能量，在输入引脚处增加大陶瓷电容，既能提供去耦，又具有大电容的能力，抑制输入电源纹波。输出纹