电容的等效串联电阻

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1、ESR,是Equivale nt Series Resista nee三个单词的缩写，翻译过来就是等效串联电 阻。ESR的出现导致电容的行为背离了原始的定义。ESR是等效串联电阻，意味着， 将两个电容串联，会增大这个数值，而并联则会减少之。理论上，一个完美的电容，自身不会产生任何能量损失，但是实际上，因为制造电容 的材料有电阻，电容的绝缘介质有损耗，各种原因导致电容变得不完美。这个损耗在外部， 表现为就像一个电阻跟电容串联在一起，所以就起了个名字叫做等效串联电阻。比如，我们认为电容上面电压不能突变，当突然对电容施加一个电流，电容因为自身 充电，电压会从0开始上升。但是有了 ESR，电阻自身会产

2、生一个压降，这就导致了电容 器两端的电压会产生突变。无疑的，这会降低电容的滤波效果,所以很多高质量的电源一类 的，都使用低ESR的电容器。同样的，在振荡电路等场合,ESR也会引起电路在功能上发生变化，引起电路失效甚 至损坏等严重后果。所以在多数场合，低ESR的电容，往往比高ESR的有更好的表现。不过事情也有例外，有些时候，这个ESR也被用来做一些有用的事情。比如在稳压电路中，有一定ESR的电容，在负载发生瞬变的时候，会立即产生波动而 引发反馈电路动作,这个快速的响应，以牺牲一定的瞬态性能为代价，获取了后续的快速调 整能力，尤其是功率管的响应速度比较慢，并且电容器的体积/容量受到严格限制的时候。

3、 这种情况见于一些使用mos管做调整管的三端稳压或者相似的电路中。这时候,太低的ESR 反而会降低整体性能。实际上，需要更低ESR的场合更多，而低ESR的大容量电容价格相对昂贵，所以很 多开关电源采取的并联的策略，用多个ESR相对高的铝电解并联，形成一个低ESR的大 容量电容。牺牲一定的PCB空间，换来器件成本的减少，很多时候都是划算的。和ESR类似的另外一个概念是ESL,也就是等效串联电感。早期的卷制电容经常有很 高的ESL,而且容量越大的电容，ESL 一般也越大。ESL经常会成为ESR的一部分，并且 ESL也会引发一些电路故障，比如串联谐振等。但是相对容量来说，ESL的比例太小，出 现问题

4、的几率很小，再加上电容制作工艺的进步，现在已经逐渐忽略ESL,而把ESR作为 除容量之外的主要参考因素了。顺便，电容也存在一个和电感类似的品质系数Q,这个系数反比于ESR,并且和频率 相关，也比较少使用。由ESR引发的电路故障通常很难检测，而且ESR的影响也很容易在设计过程中被忽 视。简单的做法是，在仿真的时候，如果无法选择电容的具体参数，可以尝试在电容上人为 串联一个小电阻来模拟ESR的影响，通常的，钽电容的ESR通常都在100毫欧以下，而 铝电解电容则高于这个数值，有些种类电容的ESR甚至会高达数欧姆。ESR值与纹波电压的关系可以用公式V=R(ESR)xl表示。这个公式中的V就表示纹波 电压，而R表示电容的ESR, I表示电流。可以看到，当电流增大的时候，即使在ESR保 持不变的情况下，纹波电压也会成倍提高。