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村田电容代理商:解释了电容器ESR的一些基本理解以及为什么它很重要

时间:2023-11-28 09:47:28 作者:合通泰 点击:

在学校学习基础电气工程时,我们学到理想电容器是一个简单的基本反应元件。在一些(但不是全部)课程中,理想化的外貌被剥离,我们了解到现实并不那么简单。理想电容器有一个重要的现实方面,称为等效串联电阻(ESR),它量化了电容器对射频电流的有效电阻RS。

 

电容器ESR

这个ESR实际上有多个组成要素,包括电极和端子引线所贡献的部分,以及由特定频率下的介质、板材料、电解液引起的部分。如果你从实际串联电阻、泄漏电阻和介质损耗的角度看ESR,ESR不仅仅是一个电阻和理想电容器串联的东西,而是更复杂的东西。(请注意,实际电容器还有一个相对应的寄生自感,称为等效串联电感或ESL,但这是另一个故事。)

 

理论电容器是一个简单的反应元件,但实际电容器由于欧姆串联电阻、泄漏电阻和介质损耗而具有等效串联电阻。

 

我们为什么要担心ESR?对于基本的仅直流阻断电路,ESR可能影响不大。然而,当你设计开关电源或射频电路时,ESR显然会影响你的建模和电路的实际性能。ESR会改变和降低电容器所处电路的谐振频率和电路的Q(品质因数)。ESR显然是频率的函数,还与电容器类型、材料、结构、电容值和许多其他因素有关。

 

ESR的影响超出了性能。作为一个"电阻器",它还会产生与电容器的电流成正比的热功率消耗P,其中P=I2RS。在大多数情况下,我们不喜欢在能源使用(成本)和运行时间方面浪费功率,而这种损耗会增加系统的热负荷。即使它不会给系统带来负担,它也可能很快超过电容器本身的热额定值。

 

显而易见的问题是如何确定ESR?对于大多数工程师来说,答案是清楚的:你查看供应商的数据表中的数值和ESR与频率的图。可靠的供应商提供了详细的ESR规格,不仅定义了数值,还定义了它们如何确定。

 

如果你想自己测量ESR,这并不容易。不同的供应商可能采用其他方法。不管你尝试哪一种方法,都存在很多测试和仪器细微之处,因为处理GHz和更高频率的信号和元件时总会有这样的细节。