電容的ESR

ESR，是EquivalentSeriesResistance三個(gè)單詞的縮寫(xiě)，翻譯過(guò)來(lái)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，因為制造電容的材料有電阻，電容的絕緣介質(zhì)有損耗，各種原因導致電容變得不“**”。這個(gè)損耗在外部，表現為就像一個(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的出現導致電容的行為背離了原始的定義。

比如，我們認為電容上面電壓不能突變，當突然對電容施加一個(gè)電流，電容因為自身充電，電壓會(huì )從0開(kāi)始上升。但是有了ESR，電阻自身會(huì )產(chǎn)生一個(gè)壓降，這就導致了電容器兩端的電壓會(huì )產(chǎn)生突變。無(wú)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(lèi)的，都使用低ESR的電容器。

同樣的，在振蕩電路等場(chǎng)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重后果。

所以在多數場(chǎng)合，低ESR的電容，往往比高ESR的有更好的表現。

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

比如在穩壓電路中，有一定ESR的電容，在負載發(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，以犧牲一定的瞬態(tài)性能為代價(jià)，獲取了后續的快速調整能力，尤其是功率管的響應速度比較慢，并且電容器的體積/容量受到嚴格限制的時(shí)候。這種情況見(jiàn)于一些使用mos管做調整管的三端穩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(zhù)，將兩個(gè)電容串連，會(huì )增大這個(gè)數值，而并聯(lián)則會(huì )減少之。

實(shí)際上，需要更低ESR的場(chǎng)合更多，而低ESR的大容量電容價(jià)格相對昂貴，所以很多開(kāi)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(lái)器件成本的減少，很多時(shí)候都是劃算的。

和ESR類(lèi)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(lái)說(shuō)，ESL的比例太小，出現問(wèn)題的幾率很小，再加上電容制作工藝的進(jìn)步，現在已經(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(lèi)似的品質(zhì)系數Q，這個(gè)系數反比于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計過(guò)程中被忽視。簡(jiǎn)單的做法是，在仿真的時(shí)候，如果無(wú)法選擇電容的具體參數，可以嘗試在電容上人為串連一個(gè)小電阻來(lái)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)數值，有些種類(lèi)電容的ESR甚至會(huì )高達數歐姆。