一文详解MLCC电容的直流偏压特性
dcdc实测出来的纹波比公式计算出来的大，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。那么根据输入输出电压，开关频率，目标纹波，就可以求得电容容量的大小。
然而，不知道你发现没有，电路做出来实测一下，一般都比算出来的纹波要大，那么这是为什么呢？这是因为陶瓷电容的esr实际不能忽略吗？而一般情况下我们并不知道电容esr多大，所以就这样让陶瓷电容背锅了（我以前就是这么干的）。
那么真是这样吗？
实际上是这样的，陶瓷电容mlcc有一个直流偏压特性：在电容上施加直流电压之后，电容容量会下降。
电容的直流偏压特性
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的时候，电容量只剩下初始值的15%左右。我勒个去，这也太恐怖了吧。
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，输出滤波电容型号为47uf/6.3v，经查询esr在800khz时为2mω。
计算公式：
第一种纹波计算值：电容量按照满容量47uf计算。
esr造成的纹波=2.7mv
电容量造成的纹波=4.5mv
所以总纹波为：2.7mv+4.5mv = 7.2mv
第二种纹波计算值：电容量按照电容偏压曲线在3.3v时容量大概为18.8uf。
esr造成的纹波=2.7mv
电容量造成的纹波=11.3mv
所以总纹波为：2.7mv+11.3mv=14mv
电路板实测：
电路板实测，纹波为15mv，与第二种方法算出来的值非常接近。
所以，mlcc陶瓷电容的直流偏压特性的确是存在的
各种容量的电容直流偏压曲线
为了方便我们设计，我在村田官网上下载了一些常规电容的直流偏压特性曲线，可供设计参考。
从图片之间对比可得出：
----容量越大，偏压特性越明显，随电压升高，容量下降得更多
----同容量，不同耐压电容，在相同电压下，电容量下降差不多（不存在高耐压值的电容电容下降得少）
----同容量，同耐压，封装大的电容量下降得慢
总结：
mlcc电容的直流偏压特性很明显，容量越大随电压升高容量下降越快，设计电路时必须考虑。
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然而，不知道你发现没有，电路做出来实测一下，一般都比算出来的纹波要大，那么这是为什么呢？这是因为陶瓷电容的esr实际不能忽略吗？而一般情况下我们并不知道电容esr多大，所以就这样让陶瓷电容背锅了（我以前就是这么干的）。
那么真是这样吗？
实际上是这样的，陶瓷电容mlcc有一个直流偏压特性：在电容上施加直流电压之后，电容容量会下降。
电容的直流偏压特性
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的时候，电容量只剩下初始值的15%左右。我勒个去，这也太恐怖了吧。
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，输出滤波电容型号为47uf/6.3v，经查询esr在800khz时为2mω。
计算公式：
第一种纹波计算值：电容量按照满容量47uf计算。
esr造成的纹波=2.7mv
电容量造成的纹波=4.5mv
所以总纹波为：2.7mv+4.5mv = 7.2mv
第二种纹波计算值：电容量按照电容偏压曲线在3.3v时容量大概为18.8uf。
esr造成的纹波=2.7mv
电容量造成的纹波=11.3mv
所以总纹波为：2.7mv+11.3mv=14mv
电路板实测：
电路板实测，纹波为15mv，与第二种方法算出来的值非常接近。
所以，mlcc陶瓷电容的直流偏压特性的确是存在的
各种容量的电容直流偏压曲线
为了方便我们设计，我在村田官网上下载了一些常规电容的直流偏压特性曲线，可供设计参考。
从图片之间对比可得出：
----容量越大，偏压特性越明显，随电压升高，容量下降得更多
----同容量，不同耐压电容，在相同电压下，电容量下降差不多（不存在高耐压值的电容电容下降得少）
----同容量，同耐压，封装大的电容量下降得慢
总结：
mlcc电容的直流偏压特性很明显，容量越大随电压升高容量下降越快，设计电路时必须考虑。
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