便携式电池供电医疗设备中钽电容的使用
表2概述了在+25˚C和f=100kHz条件下各种封装(按外壳尺寸划分)的最大允许额定功率。对温升在+25℃以上的应用，建议应进一步进行降额。请参考电容生产厂家关于针对可适用的钽电封装的功率降额建议。
可使用公式P=Irms2 x ESR计算出最大允许交流纹波电流 (Irms)，其中P表示钽电容外壳尺寸对应的最大允许功率，ESR则可根据电容的工作频率计算得出。
对钽电容，还需要遵守合适的电压降额规范，不可超出生产厂家建议的额定值。输出电容的工作电压应由电压电路状态决定。其可根据公式Vrated=Vpeak+Vdc计算得出，即纹波电压加上直流电压噪声。允许的纹波电压的计算方法为E=IxZ，其中Z表示电容器电阻。总体来说，较低的ESR可以帮助降低输出纹波噪声。
在电路中加入大容量电容还能在无负载条件下(此时电池尚未工作，使用线路电流供电)起到上电作用。当模压电感使用线路电流供电时，在选择大容量钽电容的额定值的时候，应遵从降额规范。
为电池供电的低压降稳压器(LDO)选择输出电容
便携式设备中的线性电压稳压器或低压降稳压器(LDO)均采用电池供电。电容的大小非常重要，因为LDO一般采用小型SOT封装。在负载变化时，常用 LDO来确保提供高精度电压。在50mA负载电流下，出现90mV压降非常典型。举例来说，如果低压降稳压器的生产厂家规定使用电容的目的是降低噪声，那么在选择电容类型的时候应考虑：
医疗设备的性能要求
规定的ESR安全工作范围
电容的尺寸及成本
额定电压
表3 各类型电容的ESR要求
要满足如表3所示的ESR要求，在电容技术方面有多项选择。通过检查电路负载线的稳定性，可以为线路的正常工作选择合适的电容技术。
对低压降 (LDO) 稳压器进行负载线稳定性分析可以得出各种负载情况下的最低和最功率电感器高ESR 值。
举例来说，如果使用10μF的钽电容用于负载线瞬态稳定，10kHz下测得的ESR的安全工作范围为最大10Ω，最低10mΩ(见图2)。
图2 稳定运行的LDO稳压器对ESR的要求
在本例中，如果LDO要高电感器厂家效率地工作，则需要低ESR的最小尺寸的电容器。对该应用来说，符合要求的低ESR电容技术种类比较多。钽电容的ESR一般情况下都是生产厂家在100kHz条件下定义的。本应用需要10kHz下的ESR，以便实现合适负载线稳定性。
选择合适的电容可以通过10kHz时的阻抗-频率关系来确定。如表2所示，有几种固态钽电容适用于该应用。MLCC、钽电容、铝电解电容的对应ESR请参见表2。虽然与采用锰负极的标准固态钽电容相比，钽聚合物电容ESR更低，但由于近期采用二氧化锰(MnO2) 负极对钽电容结构的改进，部分标准固态钽电容产品的ESR 低于 50mΩ，完全可以用于LDO应用。
图3 0603钽电容的阻抗-频率曲线
图4显示了威世TM8 -298D 系列M 或0603外壳尺寸的电容器。0603钽电容在10kHz时的ESR为1.19 Ω，如图3的钽电容阻抗-频率曲线所示。该ESR正处于安全工作范围内，可实现出色的电路负载线稳定性。在本例中，如果采用具有10 mΩ以下超低ESR的MLCC电容，在电路中就需要给电容串联一个小电阻，以便为ESR提供安全工作范围。由于空间及组件数量有限，采用单个0603钽电容就可以同时满足ESR和空间要求。
图4 钽电容的尺寸缩减
在某些情况下，在电路中同时需要大容量电容来减少压降，以及超低ESR来处理纹波。在更高效率和更低功耗之间实现最佳平衡倾向于使用ESR较低的电容。
也可以使用其他模压电感器具有较高ESR的电容技术。MLCC0 0805是采用400层0805大小的X5R介电层的电容，规格为10&m色环电感生产厂u;F~10V。另有采用0603 X5R介电层的10μF~10V电容。它们的ESR在10kHz条件下为 20mΩ。与钽电容相比，MLCC电容的ESR非常低。然而对于在本应用中用于LDO的电容来说，更低的ESR并不具有优势。 平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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