电容器的主要技术指标有电容量、耐压值、耐温值。除了这三个主要指标外,其他指标中较重要的就是等效串联电阻(ESR)了。有的电容器上有一条金色的带状线,上面印有一个大大的空心字母“”,它表示该电容属于LOW ESR低损耗电容。有的电容还会标出ESR值(等效串联电阻),ESR越低,损耗越小,输出电流就越大,电容器的品质越高。
ESR是Equivalent Series Resistance的缩写,即“等效串联电阻”。理想的电容自身不会有任何能量损失,但实际上,因为制造电容的材料有电阻,电容的绝缘介质有损耗。这个损耗在外部,表现为就像一个电阻跟电容串联在一起,所以就称为“等效串联电阻”。
串联等效电阻ESR的单位是毫欧(MΩ)。通常钽电容的ESR通常都在10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的高低,与电容器的容量、电压、频率及温度都有关系,当额定电压固定时,容量愈大ESR愈低。同样当容量固定时,选用高的额定电压的品种也能降低ESR。故选用耐压高的电容确实有许多好处。低频时ESR高,高频时ESR低。高温也会造成ESR的升高。
ESR值与纹波电压的关系可以用公式V=R (ESR)xI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,因此采用更低ESR值的电容是势在必行的。
此外,即使是相同的纹波电压,对低电压电路的影响也要比在高电压情况下更大。例如对于3.3V的CPU而言,0.2V纹波电压所占比例较小,不足以形成很大的影响,但是对于18V的CPU,同祥是0.2V的纹波电压,其所占的比例就足以造成数字电路的判断失误。
不过一定等效串联电阻的存在也有好的方面。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-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,而且在电容器的体积、容量受到严格限制的情况。这种情况多见于一些使用MOS管做调整管的三端稳压器或相似的电路中,采用太低的ESR电容器反而会降低整体的性能。
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