在電子元器件工作過程中,經(jīng)常會聽到一個詞語:esr,那么esr到底是什么意思呢。今天就為大家講解一下電容的esr到底是個什么東西。
esr,就是equivalentseriesresistance,即等效串聯(lián)電阻。
理論上,一個完美的電容,自身不會產(chǎn)生任何能量損失,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码娙葑兊貌弧巴昝馈薄_@個損耗在外部,表現(xiàn)為就像一個電阻跟電容串聯(lián)在一起,所以就起了個名字叫做“等效串聯(lián)電阻”。
比如,我們認為電容上面電壓不能突變,當(dāng)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(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)量的電源啦一類的,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(yīng),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(yīng)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。
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(guān)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。
和esr類似的另外一個概念是esl,也就是等效串聯(lián)電感。早期的卷制電容經(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,比如串聯(lián)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(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聯(lián)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?xí)哌_數(shù)歐姆。
esr值與紋波電壓的關(guān)系可以用公式v=r(esr)×i表示。這個公式中的v就表示紋波電壓,而r表示電容的esr,i表示電流??梢钥吹剑?dāng)電流增大的時候,即使在esr保持不變的情況下,紋波電壓也會成倍提高。