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ESR，是EquivalentSeriesResistance三個(gè)單詞的縮寫，翻譯過來就是“等效串連電阻”。 在交流電的領(lǐng)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(jì)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(guān)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(guān)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(shí)際運(yùn)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(shí)盡量選用低價(jià)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(jià)位較貴.(47uF/4V P型，相當(dāng)于0805，約0.6元，47uF/6.3V A型，約0.3元）.用電解電容時(shí)一定要并一個(gè)陶瓷電容，因?yàn)殡娊怆娙莞哳l響應(yīng)不好且ESR值大。 電解電容的ESR與容量、電壓、頻率、溫度...都有關(guān)。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(shí)ESR大，高頻是ESR小。溫度的上升會增大ESR。 的確，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?，電壓會?時(shí)刻開始上升。但是有了ESR，電阻自身會產(chǎn)生一個(gè)壓降，這就導(dǎo)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(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，會立即產(chǎn)生波動而引發(fā)反饋電路動作，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，會增大這個(gè)數(shù)值，而并聯(lián)則會減少之。 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。這就是為什么很多朋友看到一些實(shí)驗(yàn)板子的原理圖，VCC和地之間并聯(lián)很多個(gè)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(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)千歐姆。
一只電容器會因其構(gòu)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(chǔ)。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(guān)連，當(dāng)額定電壓固定時(shí)，容量愈大 ESR愈低。有人習(xí)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(diǎn)的阻抗，以小并大，不見得一定會有收獲。
反過來說，當(dāng)容量固定時(shí)，選用高WV額定電壓的品種也能降低 ESR；故耐壓高確實(shí)好處多多。頻率的影響：低頻時(shí)ESR高，高頻時(shí)ESR低；當(dāng)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(dá)成，故標(biāo)示low ESR的電容倒很常見。ESR與損失角有關(guān)聯(lián)，ESR＝tanδ/(ω×Cs)，Cs是電容量。 有時(shí)電容器規(guī)格上會有Z，它與ESR的意義不同，但Z的計(jì)算示與ESR有關(guān)，同時(shí)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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