傳統(tǒng)無線充電器或DC-DC轉換器的諧振電路中，多采用薄膜電容器。但隨著MLCC容量的擴大和額定電壓的提升，上述所采用的薄膜電容器開始逐漸被MLCC替代。MLCC相比薄膜電容器具有諸多優(yōu)勢，用MLCC替代薄膜電容器可達到縮減尺寸，降低損耗等效果。本《解決指南》為您介紹諧振電路中無線充電的測量示例，并為您推薦適用于諧振電路的MLCC。

不同電容器種類的特性

MLCC大體上可分為第1類(用于溫度補償)和第2類(高介電常數系統(tǒng))。第2類MLCC的優(yōu)點是容量大，缺點是靜電容量的變化率受溫度影響大。另一方面，以C0G特性為代表的第1類MLCC的容量低于第二類MLCC，但靜電容量的變化率受溫度影響小，且具有優(yōu)秀的頻率特性，因此被用于追求高精度等的電路中。

鋁電解電容器、薄膜電容器、MLCC(第1類和第2類)三種主要電容器的額定電壓-靜電容量對應范圍如圖1所示。

以C0G特性為代表的第1類MLCC與薄膜電容器一直以來僅有部分重疊，但隨著近年來定額電壓的提升和電容量范圍的不斷擴大，重疊范圍也在不斷擴大。

圖1 ：各種電容器額定電壓-靜電容量的對應范圍

諧振電路電容器應具備的主要特點

要使諧振電路中電容器和線圈發(fā)生諧振，電容器是關鍵。

用于諧振的電容器應具備以下幾種特性：

?具有優(yōu)異的溫度特性

諧振頻率為f=1/(2π√LC)。所以，靜電容量受溫度影響產生變化后，諧振頻率也會發(fā)生變化，導致功率效率降低。

因此，特性變化受溫度影響小是很重要的。

?具有優(yōu)異的耐擊穿電壓特性

電容器和線圈通過發(fā)生諧振，來降低諧振電路的阻抗并使大電流流過，因此電容器會承受較大電壓。

所以，電容器需要足夠高的耐擊穿電壓(額定電壓)特性。

?具有優(yōu)異的ESR特性

電容器中流經電流較大，想要抑制損耗需要較低的ESR。

電容器的ESR或tanδ越小，因電容器產生的損耗就越小。

聚丙烯薄膜電容器和第1類MLCC滿足上述條件，所以被用于諧振電路的電容器。尤其是第1類MLCC的靜電容量變化受溫度影響小，損耗低，且體積小，高度低，作為薄膜電容器的替代品，越來越受到關注。

表1：薄膜電容器特性與MLCC的比較

點擊此處了解 1 型 MLCC 的詳細信息

無線充電器評估示例

以下為智能手機無線充電器內的諧振電容器的相關評估示例。

評估組成

智能手機Qi關聯無線充電器

輸入：5V/2A

輸出：5W

以下的示例比較了兩種充電器效率和貼裝面積方面發(fā)生的具體變化。

圖2為無線充電器的諧振電路示意圖和用于評估的電容器。

圖2：關于用各種電容器替換無線充電器諧振電容器后的評估結果

施加到諧振電容器上的電壓和電流波形

圖3為施加到諧振電容器上的電壓和電流。由圖可知，施加到諧振電容器上的電壓、電流波形接近正弦波。

電容器會使交流電流通過，所以電容器會產生損耗。為抑制這一損耗，電容器的ESR需要足夠小。

圖3：施加在諧振電容器上的電壓和電流波形

實際設備中電容器損耗和電源效率的比較

圖4比較了諧振頻率下薄膜電容器(PP)和 MLCC(第一類)的 ESR、和諧振電容器的整體損耗。

第1類MLCC的ESR比薄膜電容器約小一個數量級。

由于電容器損耗為 ESR x I ^2^ ，所以ESR較小一方更能抑制諧振電路中的損耗。

圖4：薄膜電容器(PP)與MLCC(第1類)的ESR特性比較

第一類MLCC和薄膜電容器的ESR頻率特性

諧振電容器中的損耗比較(計算值)

電容器的ESR越小產生的損失越少

圖5顯示了無線充電器效率的測量結果。 通過改變無線充電器的負載電流，不難發(fā)現與薄膜電容器相比，第一類 MLCC 的充電效率提高了約 1%。

圖5：無線充電器的功率效率比較

諧振電容器的損耗越小,充電器的功率效率越高。

貼裝面積的比較

如圖6所示，MLCC的體積比薄膜電容器小，因此能減少貼裝面積。

圖6：諧振電容器貼裝面積的減少情況

小結

以上我們以無線充電器諧振電容器為例，比較了不同種類電容器的損耗和貼裝面積。

·第1類MLCC的ESR低，能減少諧振電容器的損耗，有利于提高功率效率。

·與薄膜電容器相比，第1類MLCC的體積更小、高度更低，可縮小組裝面積。

如上所述，以C0G為代表的第1類MLCC適用于諧振電容器，有助于提高功率效率和實現小型化。