不要让ESR浪费电力和煮电容器
文章：Bill Schweber
等效串联电阻不仅会降低射频性能，而且会浪费功率，导致电容器超过其耗散率。
回到学校，当被介绍到电气工程的基础，我们知道理想的电容器是一个简单的，基本的无功元件。它很容易用容性电抗建模
XC= 1 /（2πfc）
其中F是频率，C是电容值。然后，在一些（但不是全部）课程中，理想主义的外观被剥夺，我们了解到现实并不那么简单。理想电容器是一个重要的实际基础，称为其等效串联电阻（ESR），其量化了电容器的有效电阻r年代射频电流。
该ESR实际上有多个组成元素，包括由电极和终端引线贡献的部分，以及由于电介质，极板材料，电解溶液，所有这些都是在特定的频率测量。如果你从串联电阻，泄漏电阻，和介质损耗的角度来看ESR, ESR从一个电阻和一个理想的电容串联到一些更复杂的东西，图1．(请注意，真正的电容器也有一个互补的寄生自感称为等效串联电感或ESL，但这是另一个故事，另一个时间。)
图1理论电容是一个简单的无功元件，但实际电容由于欧姆串联电阻、泄漏电阻和介质损耗而具有等效串联电阻。(图片由QuadTech,合并）
为什么我们要担心ESR?对于基本的直流阻塞电路，ESR可能没有什么影响。然而，当您设计开关电源或射频电路时，ESR显然会影响您的建模和电路的实际性能。ESR移动并降低了电容工作的电路的谐振，以及电路的Q(质量因数)。ESR显然是频率的函数，以及电容类型、材料、结构、电容值和许多其他因素，图2.．
图2.ESR是许多因素的函数，包括工作频率、电容器材料和类型(图片由Murata提供)
ESR的含义超出了表现。作为“电阻”，它还通过P = I产生作为电流电流的函数的热功率耗散P.2R年代．在大多数情况下，我们不仅不喜欢在能源使用(成本)和运行时间方面浪费电力，而且这种耗散增加了系统的热负荷。即使它不会给系统带来负担，它也会很快超过电容器本身的热额定值。例如，一个基本的0.47 μF的电容，在1ghz下的ESR大约为0.1 Ω，耗散功率大约为75mw，这不是很多，也不是很多，这取决于电路和系统细节，以及电容的等级。
一个明显的问题是如何确定ESR?对于大多数工程师来说，答案是明确的:看看供应商的数据表数字和ESR与频率的图表。信誉良好的供应商提供了详细的ESR规范，不仅定义了价值，还定义了他们如何确定价值。
如果你自己想要衡量ESR，那就不是一件容易的任务。一篇文章在微波杂志”,电容器ESR测量的方法和问题(免费，但需要注册)详细介绍了一种长期存在的、被普遍接受的做法，以及它的局限性，以及一种更先进的技术;不同的供应商可能使用其他方法。无论您尝试哪一种方法，都有许多测试和仪器的微妙之处，就像处理GHz和更高频率的信号和组件时总是存在的那样。
你的设计是否有过多的ESR损害了你没想到的过度ESR？您是否曾尝试过您使用的特定电容器ESR的细节，或者尝试自己测量ESR？
比尔Schweber他写过三本教科书、数百篇技术文章、观点专栏和产品特性。
参考
- 日本村田公司。”电容的阻抗/ESR频率特性是什么?”
- QuadTech。”电容器的等效串联电阻（ESR）”
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