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ESR，是EquivalentSeriesResistance三個單詞的縮寫，翻譯過來就是“等效串連電阻”。 在交流電的領域中則除了電阻會阻礙電流以外，電容及電感也會阻礙電流的流動，這種作用就稱之為電抗，意即抵抗電流的作用。 電容及電感的電抗分別稱作電容抗及電感抗，簡稱容抗及感抗。它們的計量單位與電阻一樣是歐姆，而其值的大小則和交流電的頻率有關系，頻率愈高則容抗愈小感抗愈大，頻率愈低則容抗愈大而感抗愈小。此外電容抗和電感抗還有相位角度的問題，具有向量上的關系式，因此才會說：阻抗是電阻與電抗在向量上的和。 ESR值并不是越小越好,有些場合太小容易引起震蕩,要看實際運用場合,大部分場合還是希望越小越好! 一般來講，低ESR的電容依此是：最小是陶瓷電容，再是鉭電容，最差是電解電容。頻率較高時盡量選用低價的陶瓷電容(0805 10uF/6.3V,0603 4.7uF/6.3V)，需要體積小大電容則可以用鉭電容，只是價位較貴.(47uF/4V P型，相當于0805，約0.6元，47uF/6.3V A型，約0.3元）.用電解電容時一定要并一個陶瓷電容，因為電解電容高頻響應不好且ESR值大。 電解電容的ESR與容量、電壓、頻率、溫度...都有關。容量相對大的電容，其ESR相對的小。耐壓大的電容的ESR比同容量小電壓的電容的ESR小。頻率的影響：低頻時ESR大，高頻是ESR小。溫度的上升會增大ESR。 的確，ESR的出現(xiàn)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時刻開始上升。但是有了ESR，電阻自身會產(chǎn)生一個壓降，這就導致了電容器兩端的電壓會產(chǎn)生突變。無疑的，這會降低電容的濾波效果，所以很多高質(zhì)量的電源，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(fā)生變化，引起電路失效甚至損壞等嚴重后果。 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，有些時候，這個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，在負載發(fā)生瞬變的時候，會立即產(chǎn)生波動而引發(fā)反饋電路動作，這個快速的響應，以犧牲一定的瞬態(tài)性能為代價，獲取了后續(xù)的快速調(diào)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。這時候，太低的ESR反而會降低整體性能。 ESR是等效“串連”電阻，意味著，將兩個電容串連，會增大這個數(shù)值，而并聯(lián)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，所以很多開關電源采取的并聯(lián)的策略，用多個ESR相對高的鋁電解并聯(lián)，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，很多時候都是劃算的。這就是為什么很多朋友看到一些實驗板子的原理圖，VCC和地之間并聯(lián)很多個電容，卻不知道為何。 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)常會成為ESR的一部分，并且ESL也會引發(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，電容也存在一個和電感類似的品質(zhì)系數(shù)Q，這個系數(shù)反比于ESR，并且和頻率相關，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程中被忽視。簡單的做法是，在仿真的時候，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數(shù)值，有些種類電容的ESR甚至會高達數(shù)千歐姆。
一只電容器會因其構造而產(chǎn)生各種阻抗、感抗，比較重要的就是ESR等效串聯(lián)電阻及ESL等效串聯(lián)電感─這就是容抗的基礎。電容器提供電容量，要電阻干嘛？故ESR及ESL也要求低…低；但low ESR/low ESL通常都是高級系列。
ESR的高低，與電容器的容量、電壓、頻率及溫度…都有關連，當額定電壓固定時，容量愈大 ESR愈低。有人習慣用將多顆小電容并接成一顆大電容以降低阻抗，其理論是電阻并聯(lián)阻值降低。但若考慮電容接腳焊點的阻抗，以小并大，不見得一定會有收獲。
反過來說，當容量固定時，選用高WV額定電壓的品種也能降低 ESR；故耐壓高確實好處多多。頻率的影響：低頻時ESR高，高頻時ESR低；當然，高溫也會造成ESR的提升。
串聯(lián)等效電阻ESR的單位是mΩ，高級系列電容常是low ESR及l(fā)ow ESL。若比較低內(nèi)阻及低漏電流兩種特性，則低內(nèi)阻容易達成，故標示low ESR的電容倒很常見。ESR與損失角有關聯(lián)，ESR＝tanδ/(ω×Cs)，Cs是電容量。 有時電容器規(guī)格上會有Z，它與ESR的意義不同，但Z的計算示與ESR有關，同時也考慮到容抗及感抗，是真正的內(nèi)阻。剛才提到電容的ESR單位是mΩ，那是指大電容，若是220μF小容量電容，其ESR單位就不是mΩ而是Ω。 注：ESR（equivalent series resistance） Capacitor Selection
Select input and output filter capacitors to service inductor currents while minimizing voltage ripple. The input filter capacitor reduces peak currents and noise at the voltage source. The MAX1684/MAX1685s’ loop gain is relatively low to enable the use of small, low-value output filter capacitors. Higher capacitor values provide improved output ripple and transient response. Low-ESR capacitors are recommended. Capacitor ESR is a major contributor to output ripple (usually more than 60%). Avoid ordinary aluminum electrolytic capacitors, as they typically have high ESR. Low-ESR aluminum electrolytic capacitors are acceptable and relatively inexpensive. Low-ESR tantalum capacitors are better and provide a compact solution for space-constrained surface-mount designs. Do not exceed the ripple-current ratings of tantalum capacitors. Ceramic capacitors offer the lowest ESR overall. Sanyo OS-CON capacitors have the lowest ESR of the high-value electrolytic types. Use ceramic and OS-CON capacitors for very compact, high-reliability, or wide-temperature applications, where expense is justified. When using very low ESR capacitors, such as ceramic or OS-CON, check for stability while examining load-transient response, and increase the output compensation capacitor if needed. (Abstracted from MAX1685 Datasheet |
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