サイズを小さくすると同時に大きいリップル電流への対処能力を満足するため、入力コンデンサを注意深く選択します (詳細については、『降圧コンバータの入力コンデンサの選択方法』アナログ アプリケーション ジャーナルを参照してください)。

最大電力トラッキング 99.5% など、満足のいく MPPT 効果を得るには、多くのパネルにおいて、入力リップル電圧の値を小さくする必要があります。V_panel が V_mpp の 97.5%～102.5% の範囲内にある場合、パネルの出力電力は最大電力の 99.5% を超えます。ほとんどのパネルでは、MPP 電圧は 30V より高くなります。したがって、0.75V が最大入力リップル電圧 (ΔV_in) となります。

入力コンデンサを流れる AC 電流によって、入力電圧リップルが発生します。リップル電流の大部分は MLCC を通過しますが、等価直列抵抗 (ESR) が低いため、ここから生じるリップル電圧は無視できます。残りのリップル電流は電界コンデンサがある場合そこを流れます。電解コンデンサの ESR はかなり大きくなりますが、AC電流は小さく、入力電圧リップルへの全体的な影響は小さくなります。

式 4 を使用して、リップル電圧の要件を満たすために必要な実効キャパシタンスを推定します。50% デューティ サイクルでは、入力容量 C_IN が最大になります。

I_o が 18A、f_sw が 300kHz の場合、C_in は 20μF より大きくする必要があります。電圧上昇に伴う MLCC の DC バイアス効果を考慮すると、実際の値は現実の状況によっては大きくする必要があります。

加えて、入力コンデンサは、リップル電流に起因する熱ストレスへの対応も必要です。フットプリントが大きくなると温度上昇は小さくなります。入力リップル電流の二乗平均平方根 (RMS) 電流を計算するには、式 5 を使用します。

デューティ サイクルは、入力 RMS リップル電流にかなりの影響を及ぼします。図 3-10 は、入力 RMS 電流と負荷電流の比とデューティ サイクルの関係のプロットで、ここから最大リップル電流 RMS を確認できます。リップル電流が最大になるのは、デューティ サイクルが 0.5 のときです。I_{in_rms} の最大値は 9.5A です。MLCC の温度上昇を低減するために、1210 フットプリントを選択します。一方、大容量のコンデンサ を 1 つ使用するよりも、小容量の複数のコンデンサを並列接続する方が適しています。

特に di/dt と dv/dt の傾きが大きい GaN デバイスを使用する場合、等価直列インダクタンス (ESL) が小さく ESR が小さい追加の小型 MLCC を、FET の入力側にできるだけ近づけて配置します。このような MLCC は、効率を犠牲にすることなく、スイッチング ノード波形のオーバーシュートを大幅に低減できます。

システムの応答速度が重要である場合、過渡応答を満足するために、アルミ電解コンデンサなどのバルク コンデンサを追加することもできます。電解コンデンサの ESR が高いため、入力リップル電圧を ESR で除算することでリップル電流を概算できます。また、波形は三角波なので、式 6 で RMS 値を推定できます。

バルク コンデンサを選択する際は、RMS 電流の許容誤差が小さいため注意してください。