入力ピンとグランド・ピンの間には、低 ESR のアルミまたはタンタルのバイパス・コンデンサが必要です。このコンデンサは、短いリードを使用し、レギュレータの近くに配置する必要があります。このコンデンサは、入力で大きな電圧過渡が発生することを防止し、スイッチが ON になるたびに必要になる瞬間的な電流を供給します。

入力コンデンサの重要なパラメータは、電圧定格と RMS 電流定格です。降圧コンバータの入力コンデンサに流れる RMS 電流は比較的大きいため、このコンデンサは容量や電圧定格ではなく RMS 電流定格で選択する必要があります。ただし、容量の値と電圧定格は RMS 電流定格に直接関係します。

コンデンサの RMS 電流定格は、コンデンサの電力定格とみなすことができます。コンデンサの内部 ESR を流れる RMS 電流によって電力が発生し、コンデンサの内部温度が上昇します。コンデンサの RMS 電流定格は、周囲温度が 105℃のとき、内部温度をそれより約 10℃引き上げるために必要な電流の量によって決定されます。この熱を周囲の空気に放散するコンデンサの能力によって、コンデンサを安全に維持できる電流の量が決まります。特定のコンデンサの値について、より高い電圧の電解コンデンサは、より低い電圧のコンデンサよりも物理的に大きく、周囲の空気により多くの熱を放散できるため、RMS 電流定格が高くなります。

RMS 電流定格を超えて電解コンデンサを動作させると、動作寿命が短くなります。温度が高いほどコンデンサの電解液の蒸発が速くなり、最終的に障害が発生します。

入力コンデンサを選択するには、メーカーのデータシートで、許容される最大 RMS リップル電流を調べる必要があります。最大周囲温度が 40℃の場合、一般的なガイドラインとして、リップル電流定格が DC 負荷電流の約 50% であるコンデンサを選択できます。周囲温度が 70℃までなら、DC 負荷電流の 75% の電流定格が、安全な設計に適しています。コンデンサの電圧定格は、最大入力電圧の 1.25 倍以上にする必要があり、多くの場合は RMS 電流要件を満たすため、はるかに高い電圧のコンデンサが必要です。

電解コンデンサの値、電圧定格、定格 RMS 電流の相互の関係を、図 9-1 に示します。これらの曲線は、スイッチング・レギュレータ・アプリケーション向けに設計された低 ESR、高信頼性の電解コンデンサである Nichicon PL シリーズから得られたものです。他のコンデンサ・メーカーも同様のタイプのコンデンサを提供していますが、必ずコンデンサのデータシートを確認してください。

標準の電解コンデンサは通常、ESR 値がはるかに高く、RMS 電流定格が低く、通常は動作寿命が短いものです。

サイズが小さく、性能が優れているため、表面実装のソリッド・タンタル・コンデンサは多くの場合、入力バイパスに使用されますが、いくつかの注意事項を遵守する必要があります。ソリッド・タンタル・コンデンサは、突入電流定格を超えると短絡する可能性がわずかにあります。これは、電源オン時、入力電圧が突然印加されたときに発生することがあります。もちろん、入力電圧が高いほど、突入電流も大きくなります。このような潜在的な問題を最小限に抑えるため、いくつかのコンデンサ・メーカーは自社製品に対して 100% のサージ電流テストを行っています。大きなターンオン電流が予想される場合、タンタル・コンデンサの前に何らかの抵抗またはインダクタンスを追加して、その電流を制限するか、より高い電圧のコンデンサを選択する必要があります。アルミ電解コンデンサと同様に、RMS リップル電流定格は負荷電流に合わせた値にする必要があります。