ESR,什麼是ESR,ESR介紹

ESR

　　ESR是Equivalent Series Resistance的縮寫，即“等效串聯電阻”。理想的電容自身不會有任何能量損失，但實際上，因為製造電容的材料有電阻，電容的絕緣介質有損耗。這個損耗在外部，表現為就像一個電阻跟電容串聯在一起，所以就稱為“等效串聯電阻”。有的電容還會標出ESR值（等效串聯電阻），ESR越低，損耗越小，輸出電流就越大，電容器的品質越高。

ESR的成因 選用低ESR電容的原因 一定量ESR的好處 ESR的變化因素

ESR的成因

　　任何一個電容都會存在ESR，在電容電極之間始終都存在著一個電氣性的電阻，如金屬引腳電阻、電極極板電阻、以及它們之間的連接電阻等等。

　　鋁電解電容還包括存在於溼的電解質溶液的電阻、以及含有高電平“水”的鋁氧化物（水合氧化鋁）中的電阻等。

　　下圖表示了電解電容ESR的形成因素。

選用低ESR電容的原因

　　現在電子技術正朝著低電壓高電流電路的設計方向發展，供應給元器件的電壓呈現越來越低的趨勢，但對功率的要求卻絲毫沒有降低。按P=UI的公式來計算，要獲得同樣的功率，電壓降低了，那就必須得增大電流。例如INTEL、AMD的最新款CPU，電壓均小於2V，和以前3、 4V的電壓相比低得多。但另一方面這些芯片由於晶體管和頻率的激增，需求的功耗卻是增大了許多，對電流的要求就越來越高了。例如兩顆功率都是70W的CPU，前者電壓是3.3V，後者電壓是1.8V。那麼，前者的電流I=P/U=70W/3.3V=21.2A；而後者的電流I=P/U=70W/1.8V=38.9A，將近是前者電流的兩倍。在通過電容的電流越來越高的情況下，假如電容的ESR值不能保持在一個較小的範圍，那麼就會產生更高的紋波電壓（理想的輸出直流電壓應該是一條水平線，而紋波電壓則是水平線上的波峰和波谷）,因此就促使工程師在設計時，要使用最小的ESR電容器。

　　ESR值與紋波電壓的關係可以用公式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。ESR較高的電容，隨著內部發熱越來越嚴重，電解液乾枯的速度加快，形成惡性循環，並導致電路故障。可以看到，當電流增大的時候，即使在ESR保持不變的情況下，紋波電壓也會成倍提高，因此採用更低ESR值的電容是勢在必行的。

一定量ESR的好處

　　不過一定等效串聯電阻的存在也有好的方面。比如在穩壓電路中，有一定ESR的電容，在負載發生瞬變的時候，會立即產生波動而引發反饋電路動作，這個快速的響應，以犧牲一定的瞬態性能為代價，獲取了後續的快速調整能力，尤其是功率管的響應速度比較慢，而且在電容器的體積、容量受到嚴格限制的情況。這種情況多見於一些使用MOS管做調整管的三端穩壓器或相似的電路中，採用太低的ESR電容器反而會降低整體的性能。

ESR的變化因素

　　首先，管腳引腳和電容電極極板金屬的電阻可以忽略，因為它們都非常小。

　　造成高ESR的兩個常見因素是：

　　1）不良的電氣連接；

　　2）電解溶液的乾枯。

　　對於1），新、舊電解電容都有可能出現；對於2）多數都是發生在舊電解電容上。

　　不良的電氣連接問題主要是由於連接於電容內部的管腳引線不是鋁金屬材料，而且一直以來鋁是不可焊的材料。

　　對於鋁質的電極極板材料和銅質的管腳材料來說，其電氣連接主要採用所謂的“焊接”和機械壓接方式。但是這兩種方式都會產生較高的ESR。

　　隨著電解液水分的揮發，ESR也隨之增大。