理想電容器在現(xiàn)實(shí)世界中有一個(gè)重要參數(shù)，稱為等效串聯(lián)電阻(ESR),。ESR對基本的直流電路可能影響不大,，卻會影響開關(guān)電源或RF電路的實(shí)際性能。此外,，ESR還會產(chǎn)生熱功耗,，浪費(fèi)電能，增加系統(tǒng)的熱負(fù)荷,。

記得還在學(xué)校時(shí),，我們從電氣工程基礎(chǔ)課上了解到，理想的電容器是一個(gè)簡單的基本電抗元件,。它很容易用容抗來表達(dá)：

XC = 1/(2πfC)

其中f是頻率,，C是電容值。然后,，在一些（但不是全部）課程中,，剝?nèi)ダ硐氲耐庖轮螅覀兞私獾浆F(xiàn)實(shí)并不是那么簡單,。理想電容器在現(xiàn)實(shí)世界中有一個(gè)重要參數(shù),，稱為等效串聯(lián)電阻（ESR），它可以量化電容器對RF電流的有效電阻RS。 

ESR參數(shù)實(shí)際上受到多個(gè)因素的影響,，包括電極和端子引線,，以及電介質(zhì)、板材料,、電解質(zhì)溶液等,，所有這些都跟特定頻率有關(guān)。如果從實(shí)際串聯(lián)電阻,、漏電電阻和介質(zhì)損耗角度來看,，ESR便從一個(gè)僅與理想電容串聯(lián)的電阻，變?yōu)楦鼜?fù)雜的元件,，如圖1所示,。請注意，實(shí)際的電容器也會產(chǎn)生互補(bǔ)寄生自感,，稱為等效串聯(lián)電感或ESL,，但這又是另一回事了，這里先不討論,。

圖1：理論電容器是一個(gè)簡單的電抗元件,，但由于歐姆串聯(lián)電阻、泄漏電阻和介質(zhì)損耗,，實(shí)際電容器會帶有等效串聯(lián)電阻,。（圖片由QuadTech公司提供）

我們?yōu)槭裁匆獡?dān)心ESR？對于基本的直流電路,，ESR可能影響不大,。但是，當(dāng)您設(shè)計(jì)開關(guān)電源或RF電路時(shí),，ESR顯然會影響你的設(shè)計(jì),，以及電路的實(shí)際性能。ESR會改變并降低電容器工作電路的諧振以及電路的品質(zhì)因數(shù)Q,。ESR跟頻率有關(guān),，顯然也受到電容器類型、材料,、結(jié)構(gòu)和電容值等諸多因素的影響,，如圖2所示。

圖2：ESR受許多因素的影響,，包括工作頻率及電容器材料和類型（圖片由Murata提供）,。

ESR不僅僅影響電路性能，作為一個(gè)“電阻”,，它還會產(chǎn)生熱功耗P,，這是流過電容的電流的函數(shù),，用公式表示為P = I2RS。ESR不僅浪費(fèi)電能（多數(shù)情況下由能耗和工作時(shí)間決定）,，而且這種能耗會增加系統(tǒng)的熱負(fù)荷,。即使它不會給系統(tǒng)造成負(fù)擔(dān)，也可能很快超出電容本身的熱額定值,。例如,，一個(gè)基本的0.47μF電容在1GHz時(shí)的平均ESR約為0.1Ω，其功耗約為75mW,。視電路和系統(tǒng)的具體情況,，以及電容器額定參數(shù)的不同，這樣的功耗也許不算什么,，但也可能影響重大,。

顯而易見的問題是你如何確定ESR？對于大多數(shù)工程師而言,，答案很明顯：您可以查看供應(yīng)商的數(shù)據(jù)表參數(shù)，以及ESR與頻率的關(guān)系圖,。信譽(yù)良好的供應(yīng)商會提供詳細(xì)的ESR規(guī)格,，不僅標(biāo)明數(shù)值，還會解釋清楚它們是如何確定的,。

如果你想自己測量ESR,，這可不太容易?！段⒉ā冯s志（Microwave Journal）上有一篇題為“電容器ESR測量的方法和問題”的文章,，詳細(xì)介紹了可對ESR進(jìn)行測量的長期且可接受的方式及其局限性，也給出了一個(gè)較為先進(jìn)的技巧,。不同供應(yīng)商可能會使用不同的方法,。無論你嘗試哪種方法，都需要考慮測試和儀器的許多細(xì)微之處,，因?yàn)樵谔幚鞧Hz和更高頻率的信號和分量時(shí)總會遇到這種情況,。

你在設(shè)計(jì)中有沒有因ESR過大而受到影響的情況？你有沒有試過深入研究你用過的某個(gè)特定電容器的ESR的詳細(xì)情況,，或試圖自己測量ESR,？請分享你的經(jīng)歷和想法。

原文刊登在EDN美國網(wǎng)站,，參考鏈接Don't let ESR waste power and cook capacitors,。

《電子技術(shù)設(shè)計(jì)》2018年8月刊版權(quán)所有，禁止轉(zhuǎn)載,。