電容的ESR

ESR，是EquivalentSeriesResistance三個(gè)單詞的縮寫，翻譯過來就是“等效串連電阻”。

理論上，一個(gè)**的電容，自身不會(huì)產(chǎn)生任何能量損失，但是實(shí)際上，因?yàn)橹圃祀娙莸牟牧嫌须娮瑁娙莸慕^緣介質(zhì)有損耗，各種原因?qū)е码娙葑兊貌弧?*”。這個(gè)損耗在外部，表現(xiàn)為就像一個(gè)電阻跟電容串連在一起，所以就起了個(gè)名字叫做“等效串連電阻”。

ESR的出現(xiàn)導(dǎo)致電容的行為背離了原始的定義。

比如，我們認(rèn)為電容上面電壓不能突變，當(dāng)突然對電容施加一個(gè)電流，電容因?yàn)樽陨沓潆?，電壓?huì)從0開始上升。但是有了ESR，電阻自身會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓降，這就導(dǎo)致了電容器兩端的電壓會(huì)產(chǎn)生突變。無疑的，這會(huì)降低電容的濾波效果，所以很多高質(zhì)量的電源啦一類的，都使用低ESR的電容器。

同樣的，在振蕩電路等場合，ESR也會(huì)引起電路在功能上發(fā)生變化，引起電路失效甚至損壞等嚴(yán)重后果。

所以在多數(shù)場合，低ESR的電容，往往比高ESR的有更好的表現(xiàn)。

不過事情也有例外，有些時(shí)候，這個(gè)ESR也被用來做一些有用的事情。

比如在穩(wěn)壓電路中，有一定ESR的電容，在負(fù)載發(fā)生瞬變的時(shí)候，會(huì)立即產(chǎn)生波動(dòng)而引發(fā)反饋電路動(dòng)作，這個(gè)快速的響應(yīng)，以犧牲一定的瞬態(tài)性能為代價(jià)，獲取了后續(xù)的快速調(diào)整能力，尤其是功率管的響應(yīng)速度比較慢，并且電容器的體積/容量受到嚴(yán)格限制的時(shí)候。這種情況見于一些使用mos管做調(diào)整管的三端穩(wěn)壓或者相似的電路中。這時(shí)候，太低的ESR反而會(huì)降低整體性能。

ESR是等效“串連”電阻，意味著，將兩個(gè)電容串連，會(huì)增大這個(gè)數(shù)值，而并聯(lián)則會(huì)減少之。

實(shí)際上，需要更低ESR的場合更多，而低ESR的大容量電容價(jià)格相對昂貴，所以很多開關(guān)電源采取的并聯(lián)的策略，用多個(gè)ESR相對高的鋁電解并聯(lián)，形成一個(gè)低ESR的大容量電容。犧牲一定的PCB空間，換來器件成本的減少，很多時(shí)候都是劃算的。

和ESR類似的另外一個(gè)概念是ESL，也就是等效串聯(lián)電感。早期的卷制電感經(jīng)常有很高的ESL，而且容量越大的電容，ESL一般也越大。ESL經(jīng)常會(huì)成為ESR的一部分，并且ESL也會(huì)引發(fā)一些電路故障，比如串連諧振等。但是相對容量來說，ESL的比例太小，出現(xiàn)問題的幾率很小，再加上電容制作工藝的進(jìn)步，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸忽略ESL，而把ESR作為除容量之外的主要參考因素了。

順便，電容也存在一個(gè)和電感類似的品質(zhì)系數(shù)Q，這個(gè)系數(shù)反比于ESR，并且和頻率相關(guān)，也比較少使用。

由ESR引發(fā)的電路故障通常很難檢測，而且ESR的影響也很容易在設(shè)計(jì)過程中被忽視。簡單的做法是，在仿真的時(shí)候，如果無法選擇電容的具體參數(shù)，可以嘗試在電容上人為串連一個(gè)小電阻來模擬ESR的影響，通常的，鉭電容的ESR通常都在100毫歐以下，而鋁電解電容則高于這個(gè)數(shù)值，有些種類電容的ESR甚至?xí)哌_(dá)數(shù)歐姆。