【導讀】工程師都明白如果電路中的故障是由ESR引發(fā)的話，那么想要查找出故障點是比較困難的，是因為在設計過程中，ESR的存在很容易被忽略。說這么多到底什么是電容ESR，為何它在電路中如此神奇！
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，并進行能量轉(zhuǎn)換 。在學習電容相關知識時，大家可能會發(fā)現(xiàn)“ESR”這個詞出現(xiàn)的比較頻繁，但是從網(wǎng)絡上又找不到關于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于完美，那么它自身是不會造成能量損失的。但是實際上，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?qū)е码娙葑兊貌?ldquo;完美”。這個損耗在外部，表現(xiàn)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(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(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。
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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(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。
電容ESR的特性
和ESR類似的另外一個概念是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。
需要注意的是，如果電路中的故障是由ESR引發(fā)的話，那么想要查找出故障點是比較困難的，這點是因為在設計過程中，ESR的存在很容易被忽略。針對于此，在仿真時如果無法確定電容的參數(shù)，可在電容上添加小電阻來對受ESR影響的情況進行模擬。一般來說，鉭電容ESR小于100毫歐，而鋁電解電容會大于這個參數(shù)，更有甚者，其ESR高達數(shù)歐姆。
