Input Capacitor, Output Capacitor

Input Capacitor
The first objective in selecting input capacitors is to reduce the ripple voltage amplitude seen at the input
of the module. This reduces the rms ripple current to a level which can be handled by bulk capacitors.
Ceramic capacitors placed right at the input of the regulator reduce ripple voltage amplitude. Only
ceramics have the extremely low ESR that is needed to reduce the ripple voltage amplitude. These
capacitors must be placed close to the regulator input pins to be effective. Even a few nanohenries of
stray inductance in the capacitor current path raises the impedance at the switching frequency to levels
that negate their effectiveness.
Large bulk capacitors do not reduce ripple voltage. The ESR of aluminum electrolytics and most tantalums
are too high to allow for effective ripple reduction. Large input ripple voltage can cause large amounts of
ripple current to flow in the bulk capacitors, causing excessive power dissipation in the ESR parasitic.
To reduce the rms current in the bulk capacitors the ripple voltage amplitude must be reduced using
ceramic capacitors. As a general rule of thumb, keeping the peak to peak ripple amplitude below 75 mV
keeps the rms currents in the bulk capacitors within acceptable limits.

Input Inductor
If reflected ripple is a concern, use a small (560 nH or less) input inductor. This is the single most effective
way to confine ripple currents to the local input bypass caps. An input inductor can reduce the reflected
ripple current by an order of magnitude.

Output Capacitance
The output capacitance of a switching regulator is a vital part of the overall feedback system. The energy
storage inductor and the output capacitor form a second-order low-pass filter.
As the output voltage is sensed across both the filter and load impedance, they both affect the feedback
control loop. Adding external capacitance shifts the corner frequency of this filter. The external component
parameters, including capacitor impedance, are part of the feedback control loop.
The impedance of the output capacitance affects the damping of the output filter and has a major affect on
the transient response of the supply.
In general, low-ESR capacitors are good choices. They provide excellent energy storage and improve the
transient performance. However, if the overall impedance of the output capacitor network is too low, the
dynamic response of the regulator can be adversely affected.
To understand how output capacitor impedance affects the stability of the feedback loop, it helps to
understand the impedance characteristics of various capacitor types.

The current slew rate of a regulator is limited by its output filter inductor. When the amount of current
required by the load changes, the initial current deficit must be supplied by the output capacitors until the
regulator can meet the load demand.


ref.
Application Report
SLTA055–FEBRUARY 2006
Input and Output Capacitor Selection