可穿戴裝置已成為電子産品的重要應用領域。可穿戴裝置為使用者提供了測量他們健康和健康狀況的能力，并使他們更容易在網上保持聯系，而不必不停地檢視和檢查智能手機。但可穿戴設計給電子系統設計師帶來了挑戰。
大多數可穿戴裝置的主要設計目标是確定能耗保持在最低限度。使用者不喜歡頻繁地給可穿戴裝置充電，尤其是當需要插入電源的時候。無線充電提供了更大的靈活性和更好的使用者接受度，但也會導緻充電時間的延長，因為它限制了可以傳輸到裝置上的能量。
優化無線裝置的能耗要求在設計的各個層面都需要關注，包括電力傳輸子系統本身。在幾乎所有的情況下，一款可穿戴裝置都将采用開關式DC/DC轉換器，在電池充電時，為電子裝置提供一個穩定的、恒定的電壓，當存儲電荷消失時，它通常會提供電壓下降的電壓。
許多DC/DC轉換器在負載端采用電感和電容的組合，以消除電壓和電流峰值。這對于許多可移植和可穿戴裝置支援的節能脈沖跳閘模式來說尤其重要。脈沖跳躍模式通常是在低活動期間作為脈沖寬度調制(PWM)電壓調節的替代，當負載完全激活時使用。
負載瞬變往往導緻電壓尖峰，在高頻率的輸出電容器的等效串聯電感(ESL)和阻抗加劇。根據負載瞬态的方向，從負載級暫态過程中恢複，也會導緻電壓過射和欠射。減少供應電壓誤差的影響使用存儲在輸出電容中的能量以及轉換器的響應時間。對于可靠的電壓調節，重要的是在DC/DC變換器中有一個寬的環路帶寬，在輸出電容中有低等效串聯電阻(ESR)，足夠的輸出電容來儲存足夠的容量。
在負載變化下保持高效率和低噪聲輸出的能力首先取決于調整器将承受多大的超射和欠射，其次，在開關頻率上産生多少波紋電壓。
峰值超調，以及下射，是近似的負載級電流乘以輸出電容在環路交叉頻率的阻抗。類似地，波紋電壓近似等于輸出電容的阻抗乘以峰到峰的電感電流。
通過增加電感器的尺寸可以減小峰對峰的感應電流，但這可能會導緻PCB和外殼設計中的問題。要制造高值電感器是很困難的，因為它的形狀通常是可穿戴的。是以，在關鍵開關頻率上集中降低輸出電容器的阻抗是有意義的。這種阻抗，雖然在自共振頻率下會顯示一個頻率相關的最小值，但在很大程度上是由ESR控制的。
阻抗如何随着頻率的增加而變化。
圖1:阻抗如何随着頻率的增加而變化。
雖然理想的電容器将其所有的能量儲存在媒體中，但任何真實的電容器都會表現出一些串聯電阻。ESR通常是由于介電和電極和終止材料中的損耗。在低頻率到千赫茲區域，ESR的主要貢獻者是介電損耗。在較高的頻率下，電極和末端的金屬所引起的ESR開始占主導地位。這些損失由于皮膚的影響而變得重要，而且往往随着頻率的平方根而增加。
ESR通常是由大多數制造商在特定頻率上以毫歐姆表示的，并且測量是在不同的頻率上進行的，是以，考慮到電容器在電源供應中與開關和環交叉頻率相近的ESR的性能是非常重要的。由于頻率依賴性，電容器的ESR性能在射頻電路中也很重要。射頻能力是當今可穿戴裝置的一個重要特征。雖然與藍牙智能和IEEE 802.15.4等協定相關的相對較低的功率水準限制了可丢失的傳輸功率，但RF部分的電容器的ESR可以占總損失的一個重要組成部分。
多層陶瓷電容器(MLCCs)往往有低ESR和ESL，但傳統上它們在電容器尺寸上是有限的。傳統上，電解和钽電容提供更大的電容值，但往往具有更高的ESR等級。近年來，為提高钽器件的可靠性而開發的聚合物電容器設計的最新進展大大降低了ESR。在這些新技術中使用的聚合物電媒體也克服了钽點火的問題，使其更難達到預期的安全性能和産品的評級。
一種低esr聚合物電容器的結構。
圖2:低esr聚合物電容器的結構。
POSCAP家族的聚合物電解質電容器由松下提供的ESR,僅剩下6 mΩ最低阻抗通常是遇到100 kHz和2 MHz -這通常适合許多高效的開關頻率範圍DC / DC轉換器。
與鋁電解和钽電容相比，POSCAP電容器使用一種高導電聚合物電解質來提高ESR。POSCAP有不同的子家族支援在頻率依賴行為方面進行權衡。例如，TPSF系列具有一個低esl特性，适合高頻率低阻抗的應用。它們顯示最小阻抗接近1兆赫茲。與陶瓷電容器相比，POSCAP器件的電容在溫度變化時更穩定，在電壓下的偏置非常小。
使用聚合物基電容器的另一個好處是它不會受到壓電效應的影響。許多MLCC技術使用具有壓電特性的電媒體，導緻它們在電荷變化的情況下膨脹和收縮。如果DC/DC變換器的開關頻率在音頻範圍内運作，這種形狀的振蕩會造成不需要的聲音噪聲。
然而，MLCCs是廣泛使用的，由于引入了需要相對小的輸出電容的高頻DC/DC轉換器，可用于可穿戴裝置電源的輸出階段。例如,由德州儀器61291 TPS設計與相對較小的電容器,可用的要求隻是22µF負載電容對于一個典型的3.3 V供應提供高達100毫安的電流。DC/DC轉換器适合低功耗裝置，比如可穿戴裝置，這要感謝低功耗，15納靜止模式。
線路圖顯示使用22µF電容器與TI的TPS 61291。
圖3:線路圖顯示使用22µF電容器TI TPS 61291。
像TPS 61291這樣的DC/DC轉換器将與MLCCs一起工作，它展示了X5R或X7R的溫度剖面，如AVX所做的。家庭包括X5R裝置100µF電容。其他類型的電容電媒體，如Z5U可能不适合電源濾波，因為它們的行為随溫度變化。
開關電源和無線低功率通信的結合可能導緻EMI的問題。變流器能産生高頻率的電磁幹擾:高開關速度導緻電壓響。為了抑制噪聲和保護半導體元件，RC阻尼電路通常與電源輸入階段并聯。由于在這些電路中通常使用的MLCCs是針對低ESR進行優化的，由于EMI抑制，它們通常需要一個額外的電阻來維持足夠高的阻抗水準以完成一個有效的諧振電路。這可能會導緻電力供應效率下降，有時高達4%，這對需要長時間使用電池的裝置來說是有問題的。
另一種方法是使用由TDK制造的噪聲吸收器，如YNA。YNA型器件的設計是故意提高ESR，是以在使用時，通常在DC/DC轉換器的輸入階段，可以不使用額外的電阻來抑制過量的鈴聲。
一般情況下，由于mlcc的導體電阻，ESR會随着内部電極層數的增加而降低，進而導緻ESR随電容的增加而下降。通過結合不同的内部電極模式，YNA的體系結構使得ESR可以通過其正常的值來提高。