電容是一種容納電荷的器件,其主要作用是對電能進行存儲,並進行能量轉換。在學習電容相關知識時,大家可能會發現「ESR」這個詞出現的比較頻繁,但是從網絡上又找不到關於這個詞比較詳盡的解釋,所以資料看起來也只能一知半解。ESR是EquivalentSeriesResistance的縮寫,翻譯成中文就是「等效串連電阻」的意思。
從理論上來說,如果電容的性能近乎於完美,那麼它自身是不會造成能量損失的。但是實際上,因為製造電容的材料有電阻,電容的絕緣介質有損耗,各種原因導致電容變得不「完美」。這個損耗在外部,表現為就像一個電阻跟電容串連在一起,所以就起了個名字叫做「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電流,電容因為自身充電,電壓會從0開始上升。但是有了ESR,電阻自身會產生一個壓降,這就導致了電容器兩端的電壓會產生突變。無疑的,這會降低電容的濾波效果,所以很多高質量的電源一類的,都使用低ESR的電容器。
同樣的,在振蕩電路等場合,ESR也會引起電路在功能上發生變化,引起電路失效甚至損壞等嚴重後果。所以在多數場合,低ESR的電容,往往比高ESR的有更好的表現。不過事情也有例外,有些時候,這個ESR也被用來做一些有用的事情。
比如在穩壓電路中,有一定ESR的電容,在負載發生瞬變的時候,會立即產生波動而引發反饋電路動作,這個快速的響應,以犧牲一定的瞬態性能為代價,獲取了後續的快速調整能力,尤其是功率管的響應速度比較慢,並且電容器的體積/容量受到嚴格限制的時候。這種情況見於一些使用MOS管做調整管的三端穩壓或者相似的電路中。這時候,太低的ESR反而會降低整體性能。
ESR是等效「串連」電阻,這意味著將兩個電容串連,會增大這個數值,而並聯則會減少之。
實際上,需要更低ESR的場合更多,而低ESR的大容量電容價格相對昂貴,所以很多開關電源採取並聯的策略,用多個ESR相對高的鋁電解並聯,形成一個低ESR的大容量電容。犧牲一定的PCB空間,換來器件成本的減少,很多時候都是划算的。
和ESR類似的另外一個概念是ESL,也就是等效串聯電感。早期的卷制電感經常有很高的ESL,而且容量越大的電容,ESL一般也越大。ESL經常會成為ESR的一部分,並且ESL也會引發一些電路故障,比如串連諧振等。但是相對容量來說,ESL的比例太小,出現問題的機率很小,再加上電容製作工藝的進步,現在已經逐漸忽略ESL,而把ESR作為除容量之外的主要參考因素了。
順便,電容也存在一個和電感類似的品質係數Q,這個係數反比於ESR,並且和頻率相關,也比較少使用。
需要注意的是,如果電路中.(閱讀全部請點擊左下角的原文閱讀)
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(繼續下到底...)