TechnicalNote201305

2013-05
主 な 使 用 事 例
回 路 使 用 上 の 注 意
1.ラッシュ 電 流 抑 制 方 法 の 説 明
2.ラッシュ 電 流 の 抑 制 方 法 の 例
3. 急 速 放 電 の 電 流 抑 制
4.OS-CONとアルミ 電 解 コンデンサ 並 列 接 続 時 の 注 意
応 用
1.OS-CONのリプル 電 圧 低 減 能 力
2.OS-CONの 高 速 バックアップ 能 力 ( 負 荷 変 動 用 バックアップコンデンサ)
3.スイッチング 電 源 の 出 力 リプルが 実 際 の 画 像 に 与 える 影 響
4.OS-CONの 等 価 回 路 モデル
5.ローパス・フィルタ 回 路 での 応 用
6.スイッチング 電 源 の 平 滑 コンデンサへの 応 用
コンデンサ 選 定 ヒアリングシート
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ご 使 用 にあたって
■ 本 ノート 記 載 の 内 容 は 定 められた 条 件 下 において、 記 載 製 品 単 体 の 性 能 ・ 特 性 ・ 機 能 などを 規 定 するものであり、お 客 様 の 製 品 ( 機 器 )での 性 能 ・ 特 性 ・
機 能 などを 保 証 するものではありません。 記 載 製 品 単 体 の 評 価 では 予 測 できない 不 具 合 ・ 事 態 を 確 認 するためにも、 納 入 仕 様 書 を 御 請 求 、 確 認 の 上 、お 客
様 の 製 品 で 必 要 とされる 評 価 ・ 試 験 を 必 ず 行 ってください。
■ 本 掲 載 内 容 は、 予 告 なく 変 更 することがあります。
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主 な 使 用 事 例
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
OS-CONの 主 な 使 用 事 例
電 源 回 路 における 平 滑 用 コンデンサ
Vin
Vout
回 路 設 計 におけるラインインピーダンスの 低 減 のた
め、OS-CONを 含 め 各 種 コンデンサは、バック
アップ 用 途 やバイパスコンデンサとして 幅 広 く 利 用
されています。
特 に 超 低 ESRのOS-CONは、 電 解 コンデンサを
より 小 さな 実 装 面 積 で 置 き 換 えることができ、 電 源
回 路 で 主 流 となっているスイッチング 電 源 において
フィルタ 回 路 におけるコンデンサ
リプルノイズを 除 去 する 平 滑 回 路 用 に、また 小 型 ・
デジタル 化 によって 発 生 しやすいノイズを 除 去 する
フィルタ 回 路 用 に、 大 きく 貢 献 しています。
OS-CONは 温 度 特 性 変 化 も 小 さく、 幅 広 い 環 境 の
中 で 安 定 した 機 器 動 作 を 実 現 しています。
バックアップ 用 コンデンサ
バイパスコンデンサ
IC
これらのことからOS-CONはノイズトラブルが
少 なく、 設 計 期 間 短 縮 や 小 型 化 設 計 を 図 ることが
できます。
2

回 路 使 用 上 の 注 意
1. ラッシュ 電 流 抑 制 方 法 の 説 明
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
図 1の 回 路 でOS-CONを 使 用 した 時 、ESRが 極 めて 小 さいため 過 大 なラッシュ 電 流 が 流 れる 可 能 性 があります。ラッシュ 電 流 は10A 以 下 に 抑 制 してください。
OS-CONの 許 容 リプル 電 流 値 の10 倍 が、10Aを 超 える 場 合 は、 許 容 リプル 電 流 の10 倍 以 下 になるようにしてください。
1-1. DC-DCコンバータ 入 力 回 路 の 場 合
(a) 通 常 、DC-DCコンバータ 回 路 は 基 板 ブロックの 形 態 であり 高 性 能
小 型 化 のため 入 力 部 に 低 ESRのコンデンサが 用 いられます。
(b) DC-DCコンバータの 調 整 ・ 検 査 時 に 設 備 から 流 れ 込 むラッシュ
電 流 に 対 する 配 慮 が 必 要 となります。
1-2. 充 電 電 池 で 駆 動 される 回 路 の 場 合
(a) 電 池 ・ 充 電 電 池 を 装 備 した 回 路 の 電 源 ラインに、 高 性 能 化 ・
小 型 化 のためOS-CONのような 極 めて 低 ESRのコンデンサが
用 いられます。
*DC-DCコンバータの 回 路 ブロックの 電 圧 調 整 ・ 検 査 時 に 調 整 ・ 検 査 設 備 から 供 給 される 電 源 の
インピーダンスが 極 めて 低 い 時 、 電 流 リミッタ 等 の 電 流 抑 制 機 能 が 装 備 されている 場 合 でも、
OS-CONに 極 端 に 大 きなラッシュ 電 流 が 流 れる 可 能 性 があります。( 図 1 参 照 )
*DC-DCコンバータの 調 整 ・ 検 査 設 備 においてラッシュ 電 流 抑 制 の 対 応 が 必 要 となります。
(P13 参 照 )
*ニッケル・カドニウム 充 電 電 池 等 の 内 部 抵 抗 の 極 めて 小 さな 電 池 で 駆 動 される 回 路 において、
電 源 ラインに 配 備 される 低 ESRコンデンサには 電 源 ON 時 に 極 端 に 大 きなラッシュ 電 流 が 流 れる
可 能 性 があります。( 図 1 参 照 )
インダクタンス・コイル
逆 起 電 力 吸 収 用 ダイオード
電 流 方 向
* 充 電 電 池 のラッシュ 電 流 の 抑 制 方 法 として、 左 図 のような 保 護 回 路 が 用 いられます。
* 主 な 注 意 点
逆 起 電 力 吸 収 時 のダイオードのピーク 電 流 値 。
1-3. 保 護 抵 抗 が 無 い 場 合 のラッシュ 電 流
図 1においてZ( 保 護 抵 抗 )が 無 い 場 合 で 電 源 がRe≒0Ωの 時 、OS-CONのラッシュ 電 流 は 概 略 次 の 通 りです。
ラッシュ 電 流 (A) = DC 供 給 電 圧 (E)
ESR+Re+Z(Ω)
( 例 )25SEP6R8Mの 場 合
ESR=80mΩ 以 下 /DC 供 給 電 圧 =20Vの 時
20V
=250A 以 上 となる。
0.08Ω 以 下
図 1
Z( 保 護 抵 抗 )
コンデンサ
電 源 内 部
ESR
抵 抗 Re
容 量
電 源 電 圧 E
負 荷 抵 抗
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回 路 使 用 上 の 注 意
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
2. ラッシュ 電 流 の 抑 制 方 法 の 例
2-1. 抵 抗 方 式
R 電 流 抑 制 用 抵 抗
2-2. 抵 抗 +リレー 方 式
リレー 接 点
コンデンサ
R
コンデンサ
電 源 内 部
抵 抗 Re
電 源 電 圧 E
ESR
容 量
電 源 内 部
抵 抗 Re
電 源 電 圧 E
リレーの
コイル
ESR
容 量
(a) ラッシュ 電 流 は 概 略 下 記 のようになります。
ラッシュ 電 流 (A)=
2-3. 抵 抗 +MOS-FET 方 式
R
E(V)
Re+ESR+R(Ω)
(b) 通 常 、ReとESRは 小 さいのでラッシュ 電 流 は 主 にRで 決 まります。
(c) この 方 式 の 場 合 、 簡 潔 ・ 明 確 に 電 流 抑 制 を 行 えますが 抑 制 用 抵 抗 Rによる
電 圧 降 下 があります。
(a) ラッシュ 電 流 は 抵 抗 方 式 と 全 く 同 じですが、リレーの 接 点 がONになって
からは 抑 制 用 抵 抗 による 電 圧 降 下 はほとんどなくなります。
(b) 注 意 点 はコンデンサが 充 電 し 終 わってから、リレー 接 点 をONさせるように
時 間 、または 電 圧 設 定 が 必 要 な 点 です。
2-4. パワーサーミスタ
パワーサーミスタ
電 源 内 部
抵 抗 Re
電 源 電 圧 E
MOS-FET
コンデンサ
ESR
容 量
電 源 内 部
抵 抗 Re
電 源 電 圧 E
コンデンサ
ESR
容 量
(a) 市 販 のパワーサーミスタの 一 例
では25℃において8Ωですが
130℃では0.62Ωとなります。
(a) 抵 抗 方 式 と 同 様 に 抑 制 抵 抗 Rを 用 いてラッシュ 電 流 を 抑 制 しますが、
MOS-FETがONになってからは、 抑 制 抵 抗 Rによる 電 圧 降 下 はほとんど
なくなります。
(b) 注 意 点 は 抵 抗 +リレー 方 式 と 同 じく、コンデンサが 充 電 し 終 わってから、
MOS-FETをONさせるように 時 間 、または 電 圧 設 定 が 必 要 な 点 です。
(a) パワーサーミスタを 上 図 のように 接 続 するとSWを 投 入 した 時 点 では 大 きな
抵 抗 値 によってラッシュ 電 流 が 抑 制 されます。
その 後 、 出 力 損 失 ( 電 圧 降 下 )を 軽 減 していきます。
(b) パワーサーミスタには 熱 定 数 がありSWを 切 った 瞬 間 に 初 期 状 態 の 大 きな
抵 抗 値 には 戻 りません。
4

回 路 使 用 上 の 注 意
3. 急 速 放 電 の 電 流 抑 制
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
OS-CONはESRが 極 めて 小 さいので、 放 電 時 に 負 荷 のインピーダンスが 極 端 に 小 さいと 瞬 間 的 に 大 きな 放 電 電 流 が 流 れる 可 能 性 があります。
OS-CONに 充 電 された 電 荷 を 短 絡 放 電 すると 極 端 に 大 きな 放 電 電 流 が 流 れる 可 能 性 があります。
保 護 抵 抗
Z1
コンデンサ
ESR
容 量
負 荷
回 路
Z2
* 放 電 の 等 価 回 路 は 左 図 のようになります。
* 放 電 電 流 の 概 算 式 は 次 のようになります。
充 電 電 圧 (V)
放 電 電 流 (A)=
ESR+Z1+Z2(Ω)
( 例 )25SEP6R8Mの 場 合
・ESR=80mΩ 以 下
・ 充 電 電 圧 =20V の 設 定 時
・Z1、Z2=0Ω
放 電 電 流 (A)=
充 電 電 圧 20V
ESR 0.08Ω 以 下
=250A 以 上
OS-CONを 急 速 放 電 動 作 で 使 用 する 場 合 は 上 記 の 概 算 式 を 目 安 にして、 放 電 ピーク 電 流 は10A 以 下 で 回 路 を 構 成 してください。ただし、OS-CONの 許 容 リプル 電 流 値 の10 倍 が
10Aを 超 える 場 合 、 許 容 リプル 電 流 の10 倍 以 下 としてください。
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回 路 使 用 上 の 注 意
4. OS-CONとアルミ 電 解 コンデンサ 並 列 接 続 時 の 注 意
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
リプル 吸 収 用 コンデンサのスペースファクター 及 びコストパフォーマンス 改 善 策 として、アルミ 電 解 コンデンサとOS-CONを 並 列 接 続 で 使 用 する 場 合 、 下 記 内 容 を 参 考 に
してください。
図 1
lr
(a) 並 列 接 続 された 各 コンデンサに 流 れるリプル 電 流 は 図 1の 基 本
等 価 回 路 の 値 を 入 れて 求 めます。
C1
lr1
lr2
C2
(b)100kHz~ 数 MHzの 周 波 数 を 対 象 として 考 えた 時 、 図 1の 等 価
ESR1
回 路 はおおむね 図 2のように 簡 素 化 できます。
( 但 し、コンデンサの 容 量 値 を10μF 以 上 と 想 定 した 場 合 ) Zc1
ESR2
Zc2
Ir : 総 リプル 電 流
ESR:コンデンサの 等 価 直 列 抵 抗
Zc :コンデンサの 容 量 成 分 の
インピーダンス
図 1の 各 Zcは100kHz 以 上 の 周 波 数 領 域 において10μF 以 上 であればインピーダンスが 極 めて 小 さくなるので 省 略 でき 実 際 に 流 れるリプル 電 流 値 は 図 2のようになります。
図 2
lr=1000mArms
OS-CON100μF
lr1
lr2
AI-E1000μF
(c)このようにOS-CONは 容 量 値 が1/10にもかかわらず 総 リプル 電 流 の73%が
ESR1
30mΩ
ESR2
80mΩ
流 れることになります。
(d)OS-CONとアルミ 電 解 コンデンサの 並 列 接 続 での 使 用 は、OS-CONに
多 くのリプル 電 流 が 流 れますので 定 格 リプル 電 流 に 十 分 余 裕 をもった
OS-CONを 選 定 してください。
リプル 電 流 値 算 出 式
ESR2
Ir1 = Ir×
ESR1+ESR2
= 80mΩ
1000mA×
30mΩ+80mΩ ≒ 727mArms
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応 用
1. OS-CONのリプル 電 圧 低 減 能 力
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
スイッチング 電 源 は 小 型 化 指 向 ですが、コンデンサは 基 板 内 で 大 きな 面 積 を 占 める 部 品 のひとつです。
しかも、コンデンサは 一 般 的 に 使 用 温 度 によって 特 性 が 大 きく 変 化 するため、 使 用 温 度 範 囲 を 考 慮 した 選 定 が 必 要 です。
そこで、 広 範 囲 な 使 用 温 度 範 囲 でのOS-CONの 高 い 周 波 数 でのリプル 電 圧 低 減 能 力 を 以 下 の 実 験 で 説 明 します。
1-1. 同 等 リプル 電 圧 におけるコンデンサ 員 数 の 違 い
(a) 実 験 内 容
一 般 的 なチョッパ 方 式 スイッチング 電 源 を 用 いて、 周 囲 温 度 が25℃、-20℃、
70℃の 場 合 において、 出 力 側 平 滑 回 路 のコンデンサに、OS-CON・ 低 インピー
ダンスアルミ 電 解 コンデンサ・ 低 ESRタンタルコンデンサを 接 続 し、 出 力 リプル
電 圧 を 比 較 します。
VIN=
5V
SW IC
200kHz
L
VOUT=3.3V, IOUT=3A
+
RL
C
測 定 試 料
オシロスコープ
(1) 上 図 出 力 側 平 滑 コンデンサ(C)にOS-CON・100μF/6.3V(6SVP100M・φ6.3mm×6mm)を 使 用 して、 各 周 囲 温 度 でのリプル 電 圧 を 測 定 。( 表 3 参 照 )
(2)OS-CON・100μF/6.3Vを 使 用 した 時 と 同 等 のリプル 電 圧 となるように、 各 周 囲 温 度 にて、 低 インピーダンスアルミ 電 解 コンデンサ・ 低 ESRタンタルコンデンサを
選 択 し 測 定 。( 表 3 参 照 )
(3)25℃ 時 の 条 件 で 同 等 数 の 出 力 側 平 滑 コンデンサで、-20℃、70℃におけるリプル 電 圧 を 測 定 し、その 変 化 量 から 平 滑 コンデンサのESR 変 化 率 を 算 出 。( 表 2 参 照 )
(b) 実 験 結 果
表 1 各 温 度 におけるコンデンサ 実 装 面 積 比
(リプル 電 圧 を 同 一 レベルとした 時 )
表 2 25℃を 基 準 としたESR 変 化 率 (※)
周 囲 温 度
OS-CON
アルミ 電 解 コンデンサ
タンタルコンデンサ
周 囲 温 度
OS-CON
アルミ 電 解 コンデンサ
タンタルコンデンサ
25℃
1
7.15
1.46
25℃
1
1
1
-20℃
1
16.7
1.46
-20℃
1.14
3.03
1.27
70℃
1
4.77
1.46
70℃
0.952
0.587
0.85
※ESR 変 化 率 =
周 囲 温 度 時 のリプル 電 圧 × 周 囲 温 度 時 の 発 振 周 波 数
25℃ 時 のリプル 電 圧 ×25℃ 時 の 発 振 周 波 数 この 結 果 からも、OS-CONがいかに 温 度 特 性 に 優 れているかがわかります。
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応 用
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
表 3 25℃での 各 コンデンサ 測 定 比 較
周 囲 温 度
25℃
コンデンサの 種 類
OS-CON
アルミ 電 解 コンデンサ
タンタルコンデンサ
容 量 / 電 圧
100μF/6.3V
680μF/6.3V
100μF/10V
サイズ(※1)(mm)
6.6×6.6
10.5×10.5
7.5×4.5
員 数
実 装 面 積 比
1
7.15
1.46
発 振 周 波 数
200kHz
リプル 電 圧
22.8mV
23.8mV
24.8mV
Fig1 Fig2 Fig3
CH1=20mV
AC 1:1
(2us/div)
CH1=20mV
AC 1:1
(2us/div)
CH1=20mV
AC 1:1
(2us/div)
22.8mV
23.8mV
24.8mV
Fig
200kHz
200kHz
200kHz
※1 Ta 以 外 は 素 子 径 ではなく 座 板 寸 法 が 最 大 寸 法 。
8

応 用
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
表 4 -20℃での 各 コンデンサ 測 定 比 較
周 囲 温 度
-20℃
コンデンサの 種 類
OS-CON
アルミ 電 解 コンデンサ
タンタルコンデンサ
容 量 / 電 圧
100μF/6.3V
680μF/6.3V
100μF/10V
サイズ(※1)(mm)
6.6×6.6
10.5×10.5
7.5×4.5
員 数
実 装 面 積 比
1
16.7
1.46
発 振 周 波 数
250kHz
リプル 電 圧
20.8mV
24.4mV
25.2mV
Fig4 Fig5 Fig6
CH1=20mV
AC 1:1
(2us/div)
CH1=20mV
AC 1:1
(2us/div)
CH1 = 20mV
AC 1:1
(2us/div)
20.8mV
24.4mV
25.2mV
Fig
250kHz
250kHz
250kHz
※1 Ta 以 外 は 素 子 径 ではなく 座 板 寸 法 が 最 大 寸 法 。
9

応 用
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
表 5 70℃での 各 コンデンサ 測 定 比 較
周 囲 温 度
70℃
コンデンサの 種 類
OS-CON
アルミ 電 解 コンデンサ
タンタルコンデンサ
容 量 / 電 圧
100μF/6.3V
680μF/6.3V
100μF/10V
サイズ(※1)(mm)
6.6×6.6
10.5×10.5
7.5×4.5
員 数
実 装 面 積 比
1
4.77
1.46
発 振 周 波 数
170kHz
リプル 電 圧
25.6mV
24.0mV
24.8mV
Fig7 Fig8 Fig9
CH1=20mV
AC 1:1
(2us/div)
CH1=20mV
AC 1:1
(2us/div)
CH1=20mV
AC 1:1
(2us/div)
25.6mV
24.0mV
24.8mV
Fig
170kHz
170kHz
170kHz
※1 Ta 以 外 は 素 子 径 ではなく 座 板 寸 法 が 最 大 寸 法 。
10

応 用
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
1-2. 耐 久 性 試 験 前 後 のリプル 電 圧 の 違 い
(a) 実 験 内 容
チョッパ 方 式 のスイッチング 電 源 を 用 いて、 出 力 側 平 滑 回 路 のコンデンサに、OS-CON・ 低 インピーダンスアルミ 電 解 コンデンサを 接 続 し、それぞれ 耐 久 性 試 験 (125℃×
定 格 電 圧 印 加 ×1,000h) 投 入 前 後 の 出 力 リプル 電 圧 を 比 較 。
リプル 電 圧 測 定 は25℃、0℃、-20℃の 周 囲 温 度 の 中 で 実 施 。
L
VOUT=3.3V, IOUT=1A
オシロスコープ
試 料 :OS-CONは56μF/10V(10SVPD56M・φ6.3mm×L6mm)、 低 インピー
VIN=
12V
SW IC
200kHz
+
C
RL
ダンスアルミ 電 解 コンデンサは、330μF /10V(φ10mm×L10mm)を 使 用 。
それぞれのESRが、OS-CON38mΩ( 実 力 )、 低 インピーダンスアルミ 電 解 コンデン
サ180mΩ( 実 力 )であり、OS-CONと 同 等 のリプル 電 圧 とするために、 低 インピー
ダンスアルミ 電 解 コンデンサを4 個 使 用 。
測 定 試 料
出 力 リプル 電 圧 ( 概 略 )=
コイルに 流 れるリプル 電 流
コンデンサのESR
(1) 試 料 の 規 格
(2) 試 料 のESR 変 化
OS-CON
アルミ 電 解 コンデンサ
OS-CON
アルミ 電 解 コンデンサ
容 量 / 電 圧
56μF/10V
330μF/10V
測 定 時 の 周 囲 温 度 初 期 値 125℃×10V 印 加
初 期 値
125℃×10V 印 加
ESR
45mΩ
300mΩ
×1,000h 後 の 値
×1,000h 後 の 値
カテゴリ 温 度 範 囲
-55℃~+125℃
-40℃~+125℃
25℃
38mΩ
40mΩ
180mΩ
231mΩ
耐 久 性
125℃×2,000h
125℃×2,000h
0℃
39mΩ
41mΩ
369mΩ
663mΩ
-20℃
38mΩ
40mΩ
907mΩ
2,212mΩ
サイズ(mm)
φ6.3×L6
φ10×L10
11

応 用
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
(2) 耐 久 性 (125℃×10V 印 加 )
〔ESR〕
ESR (mΩ at 100kHz)
100
10
OS-CON(10SVPD56M)56μF/10V
0 200 500 1000 2000
100000
25℃
0℃
-20℃
-40℃ 10000
アルミ 電 解 コンデンサ 330μF/10V
Time (h)
1000
100
0 200 500 1000 2000
Time (h)
〔 静 電 容 量 〕
Capacitance Change
(% at 120Hz)
20
10
0
-10
-20
-30
OS-CON(10SVPD56M)56μF/10V
-40
0 200 500 1000 2000
Time (h)
25℃
0℃
-20℃
-40℃
20
10
0
-10
-20
-30
アルミ 電 解 コンデンサ 330μF/10V
-40
0 200 500 1000 2000
Time (h)
12

応 用
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
(b) 実 験 結 果
(1) 25℃でのリプル 電 圧 波 形 の 比 較
初 期
耐 久 試 験 後 (125℃×10V 印 加 ×1000h)
OS-CON(10SVPD56M)
56μF/10V×1 個
CH1=50mV
AC 1:1
(2us/div)
CH1=50mV
AC 1:1
(2us/div)
31.0mV
→
31.0mV
初 期
耐 久 試 験 後 (125℃×10V 印 加 ×1000h)
アルミ 電 解 コンデンサ
330μF/10V×4 個
CH1=50mV
AC 1:1
(2us/div)
CH1=50mV
AC 1:1
(2us/div)
42.0mV
51.0mV
→
結 果
OS-CON
アルミ 電 解 コンデンサ
初 期
31mVp-p
42mVp-p
耐 久 性 試 験 後
31mVp-p
51mVp-p
13

応 用
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
(2) 0℃でのリプル 電 圧 波 形 の 比 較
初 期
耐 久 試 験 後 (125℃×10V 印 加 ×1000h)
OS-CON(10SVPD56M)
56μF/10V×1 個
CH1=50mV
AC 1:1
(2us/div)
CH1=50mV
AC 1:1
(2us/div)
30.0mV
→
32.0mV
初 期
耐 久 試 験 後 (125℃×10V 印 加 ×1000h)
アルミ 電 解 コンデンサ
330μF/10V×4 個
CH1=50mV
AC 1:1
(2us/div)
CH1=50mV
AC 1:1
(2us/div)
128.0mV
78.0mV
→
結 果
OS-CON
アルミ 電 解 コンデンサ
初 期
30mVp-p
78mVp-p
耐 久 性 試 験 後
32mVp-p
128mVp-p
14

応 用
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
(3) -20℃でのリプル 電 圧 波 形 の 比 較
初 期
耐 久 試 験 後 (125℃×10V 印 加 ×1000h)
OS-CON(10SVPD56M)
56μF/10V×1 個
CH1=50mV
AC 1:1
(2us/div)
CH1=50mV
AC 1:1
(2us/div)
30.0mV
→
31.0mV
初 期
耐 久 試 験 後 (125℃×10V 印 加 ×1000h)
アルミ 電 解 コンデンサ
330μF/10V×4 個
CH1=50mV
AC 1:1
(2us/div)
167.0mV
CH1=50mV
AC 1:1
(2us/div)
→
399.0mV
結 果
OS-CON
アルミ 電 解 コンデンサ
初 期
30mVp-p
167mVp-p
耐 久 性 試 験 後
31mVp-p
399mVp-p
15

応 用
2. OS-CONの 高 速 バックアップ 能 力 ( 負 荷 変 動 用 バックアップコンデンサ)
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
最 近 の 電 子 機 器 に 用 いられるIC、 特 にMPUでは 処 理 スピードの 高 速 化 が 計 られる 一 方 、 使 用 電 圧 を 下 げパターン 間 隔 を 狭 めて 集 積 度 を 高 めています。 低 電 圧 化 にともない
負 荷 電 流 は、 新 しいMPUが 開 発 されるごとに 増 加 しています。
高 速 で 大 きな 負 荷 変 動 に 伴 う 負 荷 電 流 の 急 変 は、 電 源 ラインの 電 圧 変 動 を 引 き 起 こし、MPU 誤 動 作 の 直 接 的 原 因 となります。
高 速 負 荷 変 動 用 には 低 ESRで 大 容 量 のコンデンサが 求 められています。
低 ESRコンデンサの 中 でOS-CONが 最 も 容 量 が 出 せ、この 点 でOS-CONはバックアップ 用 コンデンサとして 最 適 です。
OS-CONの 優 れたバックアップ 能 力 と、 他 のコンデンサとの 比 較 評 価 結 果 を 以 下 に 説 明 します。
2-1. テスト 条 件
テスト 回 路
(a) 電 子 負 荷 スイッチング 波 形
Power
supply
1Ω
SW
バックアップ 波 形
負 荷 変 動 電 流
2Ω V オシロスコープ
全 体 波 形
CH3=2V
AC 10:1
5us/div
立 ち 上 がり 波 形
CH3=2V
AC 10:1
20ns/div
試 料
負 荷 条 件
内 容
負 荷 幅
周 期
立 上 り 時 間
負 荷 変 動 電 流
印 加 電 圧
電 源 インピーダンス
条 件
5μs
12.5μs
20ns
2A
4V
1Ω
2V/div
5μs/div
2V/div
20ns/div
バックアップ 用 のコンデンサは 次 式 で 求 められます。
I× t T- t
V= × + I×ESR
C
T
V:ACノイズ(V)
I: 負 荷 変 動 電 流 (A)
t: 負 荷 幅 (s)
C: 容 量 (F)
ESR: 等 価 直 列 抵 抗 (Ω)
T: 周 期 (s)
16

応 用
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
2-2. テスト 結 果
(a) 同 容 量 での 比 較
同 容 量 で 比 較 すると 電 源 ラインの 電 圧 変 動 はOS-CONの104mVに 対 し、 低 インピーダンス 電 解 コンデンサでは548mV(OS-CONの 約 5.3 倍 )、 低 ESRタンタル
コンデンサでは212mV(OS-CONの 約 2 倍 )となります。
OS-CON
16SVP100M,ESR:21mΩ
CH2=200mV
AC 1:1
5us/div
低 Zアルミ 電 解 コンデンサ
10V100μF,ESR:245mΩ
CH2=200mV
AC 1 : 1
5us/div
低 ESRタンタルコンデンサ
10V100μF,ESR:85mΩ
CH2=200mV
AC 1 : 1
5us/div
V=104mV
200mV/div
5μs/div
V=548mV
200mV/div
5μs/div
V=212mV
200mV/div
5μs/div
(b) 同 程 度 の 負 荷 変 動 となるコンデンサの 選 択
16SVP100Mと 同 程 度 の 電 圧 変 動 とするためには、 低 インピーダンス 電 解 コンデンサでは1,500μF 以 上 、 低 ESRタンタルコンデンサでは220μF×2pcs 以 上 が 必 要 です。
OS-CON
16SVP100M
CH2=200mV
AC 1:1
5us/div
低 Zアルミ 電 解 コンデンサ
10V1,500μF
CH2=200mV
AC 1:1
5us/div
低 ESRタンタルコンデンサ
10V220μF×2
CH2=200mV
AC 1:1
5us/div
V=104mV
200mV/div
5μs/div
V=128mV
200mV/div
5μs/div
V=116mV
200mV/div
5μs/div
17

応 用
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
(c)(b)のコンデンサを 低 温 (-20℃)で 使 用 した 場 合 の 比 較
低 温 で 比 較 した 場 合 OS-CONは 変 化 がないのに 対 し、 低 インピーダンス 電 解 コンデンサでは 約 3.2 倍 、 低 ESRタンタルコンデンサでは 約 1.2 倍 に 電 圧 変 動 が 増 加 します。
OS-CON
16SVP100M
CH2=200mV
AC 1:1
低 Zアルミ 電 解 コンデンサ
10V1,500μF
5us/div CH2=200mV
5us/div CH2=200mV
AC 1:1
AC 1:1
低 ESRタンタルコンデンサ
10V220μF×2
5us/div
V=104mV 200mV/div
V=404mV 200mV/div
V=144mV
5μs/div
5μs/div
200mV/div
5μs/div
18

応 用
3. 電 源 ラインのノイズが 実 際 の 画 像 に 与 える 影 響
OS-CONの 優 れたノイズ 低 減 効 果 が 画 像 にどのような 影 響 を 与 えるか、つまりデジタルノイズがアナログ 信 号 にいかに 影 響 を 与 えるかを 下 記 に 紹 介 します。
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
(a) 監 視 カメラの 画 像 への 影 響
監 視 カメラの 電 源 ラインのフィルタ 回 路 のコンデンサにOS-CONと 低 インピーダンスアルミ 電 解 コンデンサをそれぞれ 接 続 し、 温 度 を 変 化 させ、 実 際 の
画 像 に 与 える 影 響 を 比 較 しました。 初 期 では 共 に 変 化 しませんでしたので、 耐 久 性 試 験 後 のコンデンサで 比 較 しました。
OS-CON;SVPシリーズ
20V/22μF サイズφ6.3×L6.0mm
初 期 ESR:42 mΩ(25℃)
42 mΩ (ー20℃)
耐 久 試 験 後 ESR:45 mΩ (25℃)
45 mΩ (ー20℃)
耐 久 性 試 験 後 (105℃×16V 印 加 ×2000h) 写 真 の 比 較
→
写 真 1 25℃
写 真 3 -20℃
ガンマ 値 調 整 (3.0)
低 インピーダンスアルミ 電 解 コンデンサ
16V/100μF サイズφ6.3×L6.0mm
初 期 ESR: 303 mΩ(25℃)
1,080 mΩ (ー20℃)
耐 久 試 験 後 ESR: 418 mΩ (25℃)
1,640 mΩ (ー20℃)
→
写 真 2 25℃
写 真 4 -20℃
ガンマ 値 調 整 (3.0)
(b) 結 果
(1) OS-CON 搭 載 の 画 像 :25℃から-20℃まで 画 像 にまったく 異 常 は 見 られませんでした。
(2) 低 インピーダンスアルミ 電 解 コンデンサ 搭 載 の 画 像 :ESRの 影 響 により、ー20℃ 付 近 では 全 体 が 白 くなり、 画 像 に 縦 縞 が 入 っています。 通 常 写 真 では 判 り
づらいので、 写 真 のガンマ 値 を 調 整 したものを 掲 載 しています。 赤 線 枠 内 に 縦 縞 を 見 ることができます。
19

応 用
4. OS-CONの 等 価 回 路 モデル
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
近 年 では、 回 路 設 計 の 短 縮 のために 回 路 シミュレーションを 利 用 される 場 が 増 えてきていますが、 電 圧 精 度 の 厳 しいCPU 等 においては、より 正 確 さを 求 めるため、パターン
の 抵 抗 成 分 やインダクタンス 成 分 も 考 慮 してシミュレーションを 行 っています。その 中 でバックアップアップ 用 のコンデンサについても、 特 性 がより 実 測 に 近 いかたちでの
シミュレーションモデルが 求 められています。
4-1. 従 来 の 等 価 回 路 の 問 題 点
従 来 の 電 源 回 路 のシミュレーションでは、 図 1にあうような 理 想 コンデンサの 等 価 回 路 にてシミュレーションが 行 われていました。リプル 電 圧 やリプル 電 流 を 確 認 する 目 的 では
殆 ど 問 題 にはなりませんが、CPUの 負 荷 変 動 等 、より 精 度 の 高 いシミュレーションを 行 うには 物 足 りなく、 実 回 路 とシミュレーション 結 果 の 差 が 大 きくなることがあります。
これはコンデンサのESRや 容 量 の 周 波 数 特 性 が 反 映 されてないからです。
4-2. より 高 度 なシミュレーションのための 等 価 回 路
当 社 では 等 価 回 路 を 図 2のように 作 成 しました。これによりコンデンサが 測 定 結 果 に 近 い 周 波 数 特 性 をもつようになり、 回 路 の 実 動 作 に 近 いシミュレーションを 行 いたい 場 合
に 利 用 できるようにしました。
図 1 従 来 の 等 価 回 路
図 2 より 高 度 なシミュレーションのための 等 価 回 路
20

応 用
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
● 実 測 とシミュレーションの 周 波 数 特 性 の 比 較
lmpedance & ESR[mΩ]
10000
1000
100
10
〔 従 来 の 等 価 回 路 〕 〔より 高 度 なシミュレーションのための 等 価 回 路 〕
Measured Value Z
10000
Measured Value Z
Simulated Value Z
Simulated Value Z
Measured Value ESR
Measured Value ESR
Simulated Value ESR
Simulated Value ESR
→
lmpedance & ESR[mΩ]
1000
100
10
1
1
0.1 1 10 100 1000 10000 100000 0.1 1 10 100 1000 10000 100000
frequency[kHz]
frequency[kHz]
1000
10.0
1000
10.0
C[μF]
ESL[nH]
→
C[μF]
ESL[nH]
Measured Value C
Simulated Value C
Measured Value L
100
Simulated Value L
1.0
0.1 1 10 100 1000 10000 10000
frequency[kHz]
Measured Value C
Simulated Value C
Measured Value L
100
Simulated Value L
1.0
0.1 1 10 100 1000 10000 10000
frequency[kHz]
Model:2SEPC560MW(2.5V-560μF)
21

応 用
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
4-3. 容 量 の 周 波 数 特 性
コンデンサの 測 定 において 容 量 の 周 波 数 特 性 は、 共 振 点 付 近 から 正 常 な 値 が 測 定 できません。
これはインピーダンスアナライザやLCRメータ 等 の 測 定 器 が 電 圧 信 号 を 印 加 し、 電 流 との 位 相 差 から 容 量 を 算 出 しているからです。この 位 相 差 は 容 量 のインピーダンスZcと
インダクタンスのインピーダンスZLの 差 分 で 決 まります。 周 波 数 が 低 い 時 には "Zc>>ZL" となり、インダクタンスの 影 響 は 殆 どありませんが、 周 波 数 が 高 くなるにつれて
ZLの 影 響 を 受 けるようになり、 共 振 点 付 近 (Zc≒ZL)から 位 相 差 が 少 なくなったり、 方 向 が 変 わったりして、 容 量 の 測 定 はできなくなります。
しかし、 今 回 作 成 した 等 価 回 路 により 容 量 の 周 波 数 特 性 が 推 測 可 能 となります。つまり、 等 価 回 路 のインダクタンスを 全 て0にして 計 算 すれば、 容 量 の 周 波 数 特 性 を 見 る
ことができます。 図 7はその 計 算 結 果 をグラフ 化 したものです。このコンデンサの 共 振 点 は190kHzで、その1/10の 周 波 数 付 近 からZLの 影 響 を 受 けています。
1000
Model:2SEPC560MW(2.5V-560μF)
インピーダンス 成 分
j
ZL
ESR
R
C[μF]
ZC
ZC
δ
θ
Z
ZL-ZC ZC
[ 真 実 ] [ 測 定 器 ]
-j
ESR = Z × cosθ
ZC = Z × sinθ
Measured Value C
Simulated Value C
100
0.1 1 10 100 1000 10000 10000
frequency[kHz]
22

応 用
5. ローパス・フィルタ 回 路 での 応 用
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
電 源 ラインのノイズを 取 り 除 く 手 段 として、 下 図 のようなローパスフィルタを 用 いることがあります。
近 年 、 電 源 で 主 流 となっているスイッチング 電 源 は、 小 型 ・ 高 効 率 である 反 面 、 大 きなノイズ 源 となっている 場 合 が 少 なくありません。また、デジタル 回 路 はノイズが 発 生
しやすく、ノイズに 弱 いアナログ 回 路 が 混 在 する 装 置 では、ほとんど、アナログ 回 路 の 電 源 ラインに、これらのローパスフィルタを 接 続 し、アナログ 回 路 への 高 周 波 ノイズの
進 入 を 防 いでいます。
図 1 LCフィルタ
図 2 RCフィルタ
(a) フィルタの 減 衰 効 果 は、コンデンサのESRが 低 いほど 理 想 的 な 減 衰 率 に 近 づきます。
(b) コンデンサの 場 合 、 静 電 容 量 とESR 成 分 でゼロ 点 (fz)が 発 生 するため、ゼロ 点 周 波 数 よりも
高 い 周 波 数 では、+20dB/decで 減 衰 効 果 をキャンセルしてしまいます。
(c) LCフィルタの 場 合 :-40dB/decが-20dB/decに。
RCフィルタの 場 合 :-20dB/decが0に。( 減 衰 効 果 なし)
(d) コンデンサの 静 電 容 量 を 増 やしても、ノイズカット 効 果 がでない 現 象 は、このゼロ 現 象 が
影 響 していることが 少 なくありません。
OS-CONはESRが 非 常 に 小 さいため、このローパスフィルタにもっとも 効 果 的 です。
図 3 実 際 の 減 衰 率
0dB
fc
-40dB/dec
fz (ゼロ 点 周 波 数 )
周 波 数
0dB
fc
-20dB/dec
fz (ゼロ 点 周 波 数 )
周 波 数
実 際 の 減 衰 率
実 際 の 減 衰 率
減
衰
率
静 電 容 量 を
増 やした 場 合
-20dB/dec
ESRが 低 い 場 合 の
減 衰 率
減
衰
率
静 電 容 量 を
増 やした 場 合
ESRが 低 い 場 合 の
減 衰 率
理 想 的 な 減 衰 率
理 想 的 な 減 衰 率
(a)LCフィルタ
(b)RCフィルタ
次 頁 で 下 記 のOS-CONとアルミ 電 解 コンデンサを 使 用 して 実 際 の 減 衰 効 果 を 比 較 します。
OS-CON(20SEP33M)
20V/33uF,ESR=37mΩ( 実 測 値 )
アルミ 電 解 コンデンサ
10V/33uF,ESR=1410mΩ( 実 測 値 )
23

応 用
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
5-1. LCフィルタ(L=10uH)
Gain [dB]
OS-CON
80
60
40
20
0
-20
-40
-60
Gain [dB]
アルミ 電 解 コンデンサ
80
60
40
20
0
-20
-40
-60
-80
10 100 1k 10k 100k 1M
Frequency [Hz]
5-2. RCフィルタ(R=5.6Ω)
OS-CON
80
60
40
-80
10 100 1k 10k 100k 1M
Frequency [Hz]
アルミ 電 解 コンデンサ
80
60
40
アルミ 電 解 コンデンサと 比 較 し、OS-CONの 方 が 高 周 波 領 域 まで
どちらも 減 衰 効 果 が 大 きくなっています。
今 回 は 常 温 での 測 定 結 果 ですが、 低 温 下 (0℃ 以 下 )では、アルミ
電 解 コンデンサの 極 端 なESR 増 加 と 比 べ、OS-CONのESRは 変 化 が
少 く、フィルタの 減 衰 効 果 に 影 響 しないので、 効 果 の 差 はさらに 大 きく
なります。
Gain [dB]
20
0
-20
-40
-60
Gain [dB]
20
0
-20
-40
-60
-80
10 100 1k 10k 100k 1M
-80
10 100 1k 10k 100k 1M
Frequency [Hz]
Frequency [Hz]
24

応 用
6. スイッチング 電 源 の 平 滑 コンデンサへの 応 用
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
スイッチング 電 源 の 出 力 平 滑 コンデンサには、 出 力 リプル 電 圧 を 抑 えるため、 等 価 直 列 抵 抗 (ESR)の 低 いコンデンサが 求 められています。しかし、ESRが 低 いコンデンサは、
出 力 電 圧 の 異 常 発 振 と 呼 ばれる 現 象 が 発 生 することがあります。
出 力 電 圧 の 異 常 発 振 は、 制 御 方 式 や 降 圧 型 、 昇 圧 型 などのトポロジーによっても 変 わります。 出 力 電 圧 発 振 のメカニズムとその 対 処 方 法 について、 電 圧 制 御 モードで 降 圧 型
スイッチングレギュレータの 例 を 以 下 で 説 明 します。
図 1 スイッチング 電 源 の 概 略 制 御 ブロック
6-1. 出 力 電 圧 の 異 常 発 振
スイッチング 電 源 は、 出 力 電 圧 を 安 定 化 させるために 通 常 負 帰 還 回 路 を 持 っています。
出 力 電 圧 と 基 準 電 圧 Vrefの 誤 差 を 誤 差 増 幅 器 で 増 幅 し、PWMコンパレータでデジタル 信 号 に 変 換 し、スイッチQ1
をオンオフします。
入 力 電 圧 Vinは、スイッチQ1で 矩 形 波 となり、それをコイルLとコンデンサCoutで 平 滑 することで、 直 流 の 出 力 電 圧
Voutを 得 て、LおよびCoutは2 次 のローパスフィルタを 形 成 していることになります。
Zi
Zc
誤 差 増 幅 器
Vin
Cin
Q1
PWMコンパレータ
D
L
Vout
Cout
出 力 LCフィルタの 周 波 数 応 答 性 は 図 2のボード 線 図 で 表 されます。
誤 差 増 幅 器 は 負 帰 還 回 路 であるため、もともと 位 相 が180 度 遅 れています。したがって、 出 力 LCフィルタの 位 相 遅 れ
と 誤 差 増 幅 器 の 位 相 遅 れが 重 なり、360 度 位 相 遅 れが 発 生 すると、 出 力 電 圧 が 発 振 することになります。
Vref
三 角 波 発 生 器
1
LCフィルタの 減 衰 率 は-40dB/dec、カットオフ 周 波 数 は
2π LC
で、 図 2の 点 線 のような 利 得
(Gain)と 位 相 (Phase)になります。 理 想 的 なLCフィルタは 位 相 が180 度 遅 れ、そのままでは
発 振 しますが、 実 際 の 周 波 数 特 性 は 実 線 のように、ある 周 波 数 以 上 でGainが-40dB/decから
-20dB/decの 減 衰 率 に、Phaseが90 度 遅 れとなるまで 進 みます。これは、Coutの 容 量 値 と
1
ESRによって 一 次 進 み 回 路 が 形 成 されているためで、そのゼロ 点 周 波 数 2πCout ESR 以 降 で、
Gain 減 衰 率 が+20dB、+90 度 の 位 相 進 みが 加 わるからです。ところが、ESRが 低 いコンデンサを 使 用
すると、より 高 周 波 数 帯 域 まで 理 想 的 なLCフィルタとなり、Phaseが180 度 近 くまで 遅 れ 発 振 しやすく
なります。
一 般 的 な 負 帰 還 回 路 で 出 力 電 圧 の 発 振 を 防 止 するには、 位 相 余 裕 が30 度 ~40 度 以 上 あることが 必 要
と 考 えられています。 位 相 余 裕 とは、Phaseの 下 限 値 が-180 度 からどれだけ 離 れているかを 示 す
数 値 で、 位 相 余 裕 が 小 さくなればなるほど、 構 成 部 品 の 特 性 バラツキや 温 度 変 化 によって 発 振 する
可 能 性 が 高 いと 言 えます。
Gain [dB]
90
80
70
60
Gain
Phase
180
160
140
120
50
カットオフ 周 波 数
40
30
ゼロ 点 周 波 数
20
10
0
-10
図 2 LCフィルタの 周 波 数 特 性
-20
-30
-40
大
-50
-60
ESR
-70
-80
-90
1 10 100 1000
Frequency [Hz]
100
80
60
40
20
0
-20
-40
-60
-80
-100
-120
-140
-160
小
-180
10000 100000 1000000
Phase [deg]
25

応 用
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
6-2. 発 振 の 防 止 方 法
誤 差 増 幅 器 の 帰 還 回 路 にて 位 相 補 償 を 行 うことで、 出 力 電 圧 の 発 振 を 防 止 することが
できます。
位 相 補 償 回 路 には 様 々な 種 類 がありますが、 電 圧 抑 制 モードのスイッチング 電 源 に
おいて、 下 記 のような 位 相 補 償 回 路 を 用 いるのが 最 も 効 果 的 とされています。
図 3 電 圧 制 御 モードの 位 相 補 償 回 路
Zi
1 2
3
Zc
図 3:2および4で 一 次 進 み 回 路 を 形 成 。1および3で 一 次 遅 れ 回 路 を 形 成 。
4
これらの 定 数 を 調 整 することにより、 出 力 LCフィルタの 周 波 数 特 性 でPhaseが 最 下 限
を 示 す 周 波 数 帯 域 で、 位 相 進 みが 発 生 するような 位 相 補 償 を 行 い、 負 帰 還 回 路 全 体 の
位 相 遅 れを 改 善 します。
Voutから
Vref
誤 差 増 幅 器
PWM
コンパレータへ
図 4: 調 整 例 。 図 2の 出 力 LCフィルタの 位 相 は 約 10kHz 付 近 で 最 下 点 となるため、
その 周 波 数 で 位 相 進 みを 約 30 度 持 たせてあります。このため、 例 えLCフィルタの 位 相
遅 れが180 度 近 くになっても 約 30 度 の 位 相 余 裕 を 確 保 でき、 出 力 電 圧 の 発 振 を 防 止
できます。
Gain[dB]
-10
-20
図 4 位 相 補 償 回 路 の 周 波 数 特 性
90
80
70
Gain
60
Phase
50
40
30
20
10
0
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
-20
-40
-30
-60
-40
-80
-50
-100
-60
-120
-70
-140
-80
-160
-90
-180
1 10 100 1000 10000 100000 1000000
Frequency[Hz]
Phase[deg]
26

応 用
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
6-3. 発 振 防 止 の 具 体 的 な 設 計 事 例
図 5 降 圧 型 DC-DCコンバータの 具 体 的 な 設 計 例
Q1
10uH
Zi
Vin
Vout
C in
D
C out
Zc
Vref
-
+
誤 差 増 幅 器
+
-
三 角 波 発 生 器
200kHz
PWMコンパレータ
DV
[ 仕 様 ]
・ 入 力 電 圧 (Vin) :5V
・ 出 力 電 圧 (Vout):3.3V
・ 出 力 電 流 (Iout) :3.2A
・ 出 力 リプル 電 圧 (Vripple):20mVp-p
出 力 リプル 電 圧 を20mVp-pとするために、 必 要 な 出 力 コンデンサのESRを 以 下 で 求 め
ます。
ESR

応 用
6-4. アルミ 電 解 コンデンサ 時 の 設 計 例
アルミ 電 解 コンデンサを 使 用 した 場 合 、 出 力 LC
フィルタの 周 波 数 特 性 ( 図 6)は、 位 相 補 償 を
行 う 必 要 がないほどに 充 分 な 位 相 余 裕 がありま
す。したがって、 位 相 補 償 回 路 は 図 7の 回 路 で
充 分 となります。
Gain[dB]
図 6 AL-E 時 のLCフィルタ 周 波 数 特 性
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
Gain
Phase
-20
-40
-60
-80
-100
-120
-140
-160
-90
-180
10 100 1000 10000 100000
Frequency[Hz]
40
20
0
Phase[deg]
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
図 7 AL-E 時 の 位 相 補 償 回 路
Rin:20kΩ
Rc:33kΩ
Cc:10000pF
Vout
Zi
Rin
Zc
Rc Cc
-
+
誤 差 増 幅 器
Vref
PWM
コンパレータへ
図 7の 位 相 補 償 回 路 ( 正 確 には 位 相 補 償 を 行 って
いない)を 用 いることによって、 図 8のような 総 合
周 波 数 特 性 になり、 充 分 な 位 相 余 裕 があります。
図 8 AL-E 時 の 総 合 周 波 数 特 性
60
50
40
Gain
Phase
180
150
120
図 9 AL-E 時 の 出 力 リプル 電 圧 波 形
CH2=5mV
AC 1:1
(2us/div)
30
90
Gain[dB]
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
60
30
0
-30
-60
-90
-120
-150
Phase[deg]
22m Vp-p
-60
-180
100 1000 10000 100000
Frequency[Hz]
28

応 用
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
6-5. OS-CON 時 の 設 計 例
アルミ 電 解 コンデンサを 使 用 した 電 源 回 路 から、 位 相 補 償 回 路 を 変 更 せずにOS-CONに 置 換 えると、 出 力 電 圧 は 発 振 してしまいます( 図 10)。
これは、ESRの 低 いOS-CONに 変 更 したことで、 出 力 LCフィルタの 周 波 数 特 性 が、アルミ 電 解 コンデンサを 使 用 した 図 6から、 図 11のように 変 化 しているにもかかわらず、
位 相 補 償 回 路 を 変 更 しなかったために 位 相 余 裕 がなくなったためです。
図 10 発 振 している 出 力 電 圧 波 形
CH4=100mV
AC 10:1
(20us/div)
Gain[dB]
図 11 OS-CON 時 のLCフィルタ 周 波 数 特 性
20
10
Gain
40
20
0
Phase 0
-10
-20
-20
-40
-30
-60
-40
-80
-50
-100
-60
-120
-70
-140
-80
-160
-90
-180
10 100 1000 10000 100000
Frequency[Hz]
Phase[deg]
図 12 OS-CON 時 の 位 相 補 償 回 路
Rin1:20kΩ
Rin2:680Ω
Vout
Zi
Rin2 Cin
Rin1
Cin:4700pF
Rc:3.3kΩ
Rc
-
+
Vref
Zc
Cc1
Cc1:330pF
Cc2:33000pF
Cc2
PWM
コンパレータへ
誤 差 増 幅 器
図 11のように、LCフィルタの 位 相 余 裕 がほとんどない
場 合 は、 図 12のような 位 相 補 償 回 路 を 用 いることに
より、 適 正 な 位 相 補 正 を 行 うことができます。
これは、 位 相 遅 れが 深 くなった 分 を、 図 12 中 のZi,Zcで
位 相 進 みを 形 成 させて、 位 相 遅 れを 解 消 するためです。
これにより、 総 合 周 波 数 特 性 は 図 13のようになり、 位 相
Gain[dB]
図 13 OS-CON 時 の 総 合 周 波 数 特 性
60
50
40
30
20
10
0
-10
-20
Gain
Phase
180
150
120
90
60
30
0
-30
-60
Phase[deg]
図 14 OS-CON 時 の 出 力 リプル 電 圧 波 形
CH2=5mV
AC 1:1
(2us/div)
19m Vp-p
余 裕 も 充 分 であり、 出 力 リプル 電 圧 波 形 ( 図 14)も
-30
-90
アルミ 電 解 コンデンサの 場 合 とほぼ 同 じになります。
-40
-120
-50
-150
-60
-180
100 1000 10000 100000
Frequency[Hz]
29

コンデンサ 選 定 ヒアリングシート
会 社 名
部 署 名
お 名 前
TEL
FAX
E-mail
導 電 性 高 分 子 アルミ 固 体 電 解 コンデンサ
用 途 電 源 /フィルタ/パスコン/カップリング/
その 他 ( )
装 置 PC/PC 周 辺 /オーディオ/ 通 信 機 / 車 載 /
その 他 ( )
高 さ 制 限 mm 実 装 形 態 リードタイプ 面 実 装
必 須 項 目
Option
項 目 記 号 数 値 単 位
スイッチング 周 波 数
入 力 電 圧
出 力 電 圧
出 力 電 流
リプル 電 圧
使 用 環 境 温 度
一 次 インダクタンス 値
インダクタンス 値
巻 き 数 比
fosc
Vin
Vout
Iout
ΔVripple
Ta
L1
L
n1 : n2 :
kHz
V
V
A
mVp-p
℃
μH
μH
項 目 記 号 数 値 単 位
電 流 変 化
電 圧 降 下
コントロールIC
ΔI
ΔVdrop
A
mV
Iout
Vout
ΔVdrop
ΔI
0A
ΔVripple
0V
◆ 使 用 回 路 を○で 囲 んでください。
1 降 圧 型
Vin>Vout
Vin
Iout
+ +
Vout
fosc
L
2 昇 圧 型
VinVout
Vin
+
fosc
L
+
Iout
Vout
4フォワード 型
L
Iout
5フライバック 型
Iout
Vin
+
fosc
n1
L1
n2
+
Vout
Vin
+
fosc
n1
L1
n2
+
Vout
下 記 WEBから 設 計 支 援 ツールをダウンロードいただけます。
http://industrial.panasonic.com/jp/
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