Part 01 前言
低压差线性稳压器LDO的性能不仅依赖于内部电路设计，还与外部元件的选择密切相关，尤其是输出电容。输出电容在负载瞬变响应、环路补偿和稳定性中起着关键作用，选型不当可能导致输出振荡或性能下降。接下来我们就详细讲解一下LDO输出电容的选型原则、计算方法及注意事项。
Part 02 输出电容的作用是什么？
输出电容在LDO电路中主要承担以下功能：
负载瞬变响应：当负载电流发生突变时，输出电容提供瞬时电流，减小输出电压的波动，确保系统稳定性。
环路补偿与稳定性：输出电容及其寄生等效串联电阻（ESR）通过引入零点，改善环路相位裕度，避免振荡。
滤波功能：平滑输出电压，抑制高频噪声和纹波。
所以选型时需综合考虑容值、ESR以及PCB布局，以满足瞬变需求和稳定性要求。
接下来我们就基于负载瞬变响应，环路补偿与稳定性，滤波功能详细说明一下输出电容的选型。
Part 03 输出电容选型
1.瞬变电流需求
负载瞬变是指负载电流从低到高或从高到低的快速变化，输出电容需要快速响应以维持输出电压稳定。容值大小与最大瞬变电流Imax和瞬变持续时间△t 直接相关。
假设LDO 的控制环路响应时间为△t，在此期间输出电容需提供全部瞬变电流。输出电压变化△Vout 可通过电容充放电公式计算：
因此，输出电容Cout的最小值可由下式确定：
Imax：最大瞬变电流（单位：A)
△t：控制环路响应时间 (单位：s)
△Vout, max：允许的最大输出电压变化（单位：V)
举个例子，假设LDO的负载瞬变电流Imax=100mA，控制环路响应时间 △t=1μS，允许的电压变化△Vout,max = 50 mV。 则:
因此，至少需要2µF的输出电容。实际设计中，通常选择稍大的值，如4.7 µF或10µF以留有裕量，毕竟陶瓷电容的直流偏置特性你可不能不考虑！
2.LDO环路极点分析
LDO内部的误差放大器工作在负反馈模式下，外部元件输出电容和负载电阻会引入极点和零点，影响环路稳定性。忽略内部功率管的高频极点 ，因为其频率远高于其他极点，对稳定性影响小，LDO环路主要包含以下两个极点：
极点 P1：由放大器的输出电阻Ramp和输出电容Cout 构成，频率为:
极点PL：由负载电阻RL和输出电容Cout 构成，频率为
这两个极点分别引入90度的相位移，总计可能导致180度的相位移，使得环路增益在0dB时相位裕度不足，引发振荡。输出电容的寄生ESR会在环路中引入一个零点ZESR，其频率为：
此零点会补偿极点引起的相位延迟，改善相位裕度，避免环路相位移达到 180度。因此，ESR的值对稳定性至关重要。下一篇文章我们讲一下输出电容的ESR怎么选！
输出电容的PCB布局对LDO性能也有影响，输出电容应尽可能靠近LDO的输出引脚，减少寄生电感。寄生电感会增加高频阻抗，降低瞬变响应能力。PCB走线应短而宽，避免引入额外电阻和电感。电容的接地端应直接连接到LDO的地引脚，确保低阻抗接地路径。
LDO输出电容的选型与计算需要综合考虑瞬变响应和稳定性。容值需根据最大瞬变电流和允许电压变化计算，当然通过合理选择电容类型，如陶瓷或电解电容并联，并结合良好的PCB设计，LDO 可以在各种负载条件下实现稳定的输出，让你的电源稳了。