为什么将钽电解电容器换成MLCC电容

将钽电解电容器替换为片状多层陶瓷电容器，这样做的原因主要有两个。

首先是可靠性问题。钽电解电容器存在短路故障时冒烟和起火的风险。对于搭载钽电解电容器的电子产品而言，冒烟和起火的情况是致命的。

另一个问题是钽的原材料供应。钽是一种稀有金属，全球供应量有限。如果原材料供应受到政治动荡等因素的影响，价格将大幅上涨且供应不稳定。对于使用钽电解电容器的用户来说，无法完全摆脱这种风险。

为解决这些问题，片状多层陶瓷电容器被用来替代钽电解电容器。相比钽电解电容器，片状多层陶瓷电容器的冒烟和起火风险要低得多。此外，由于不使用稀有金属，其价格和供应更加稳定。而且片状多层陶瓷电容器还具有钽电解电容器所没有的其他优点。

其主要优点有两个方面。首先，片状多层陶瓷电容器具有较大的单位体积静电容量，能够减小贴装面积。其次，在用于输出平滑电路如DC-DC转换器时，它能够降低输出纹波电压。这是因为片状多层陶瓷电容器的等效串联电阻（ESR）较低。如图1所示，使用钽电解电容器时的输出纹波电压为56mV，而使用片状多层陶瓷电容器时下降到了7mV

然而，仅仅将钽电解电容器替换为片状多层陶瓷电容器并不能解决所有问题。根据具体的用途，有时还需要注意一些问题。

例如，在将钽电解电容器替换为片状多层陶瓷电容器时，需要关注DC-DC转换器输出电容器的电压波形。DC-DC转换器的开关频率为300MHz，而钽电解电容器的容量为100μF。我们选择了3个22μF的片状多层陶瓷电容器来进行替换。在替换前，输出纹波电压为56mV，而替换成片状多层陶瓷电容器后降低到了7mV。

一个典型的例子是在上述提到的DC-DC转换器等输出平滑电路中使用。尽管片状多层陶瓷电容器因其低ESR而能够降低输出纹波电压，但低ESR有时也可能是一把"双刃剑"。这是因为替换为片状多层陶瓷电容器后，DC-DC转换器的反馈环路响应特性的相位会发生显著偏移。最糟糕的情况是相位偏移达到了180度，导致DC-DC转换器输出异常振荡。这样一来，DC-DC转换器将无法正常工作。

因此，在将片状多层陶瓷电容器用于输出平滑电路时，需要调整相位补偿电路的常数。如果相位补偿电路集成在DC-DC转换器IC内部，就需要测量被替换的钽电解电容器的ESR，并在片状多层陶瓷电容器中串联插入与钽电解电容器相同ESR的电阻器。这样做可以抑制异常振荡。

通常情况下，为确保DC-DC转换器反馈环路响应特性具有45度以上的相位裕度，需要调整相位补偿电路的常数。

通过在DC-DC转换器IC一侧进行改进，已经开发出了许多产品，即使直接使用ESR较低的片状多层陶瓷电容器也不会出现异常振荡等问题。在选择DC-DC转换器IC时，请仔细查看其数据表（Data Sheet）等信息。如果明确注明“使用片状多层陶瓷电容器也能稳定工作”，那么可以放心使用。如果没有明确注明，则需要采取上述的对策。

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