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電容器的等效串聯(lián)內(nèi)阻ESR
一般認為，具有較小等效串聯(lián)電阻 (ESR) 的相對較大的外部電容器有助于吸收快速轉(zhuǎn)換期間的峰值（基極）電壓。 而且，有時這樣的選擇很容易導(dǎo)致穩(wěn)壓器（尤其是線性穩(wěn)壓器LDO）不穩(wěn)定，所以小容量和大容量電容的容量必須合理選擇。 永遠記住，穩(wěn)壓器是一個放大器，它可以完成放大器可以完成的所有工作。 由于DC/DC轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)速度比較慢，輸出去耦電容在負載前饋的初始階段起主導(dǎo)作用，因此需要額外增加一個大容量的電容來緩解相對于DC/DC轉(zhuǎn)換器的快速轉(zhuǎn)換，同時使用高頻電容來緩解相對于大電容的快速轉(zhuǎn)換。 一般應(yīng)選擇大容量電容的等效串聯(lián)內(nèi)阻合適的值，使輸出電流的峰值和毛刺在器件的規(guī)格范圍內(nèi)。 在高頻轉(zhuǎn)換中，0.01μF～0.1μF量級的小容量電容就可以很好地滿足要求。 表面貼裝陶瓷電容器或多層陶瓷電容器 (MLCC) 的 ESR 較小。 此外，在這種容量下，它們的體積和 BOM 成本是合理的。 如果局部低頻去耦不充分，從低頻切換到高頻時輸入電流會減小。 電流斜坡上升可以持續(xù)幾微秒，主要取決于調(diào)節(jié)器調(diào)整增益并提供更大負載電壓的時間。 實際上，并聯(lián)使用具有高 ESR 的電容器比使用具有如此低 ESR 的單個電容器更具成本效益。 然而，這需要您在 PCB 面積、元件數(shù)量和成本之間找到折衷方案。
深入了解電容器的等效串聯(lián)電阻（ESR）
電容器的主要技術(shù)指標(biāo)是電容量、耐壓值、耐溫值。 除了這三個主要指標(biāo)外，其他指標(biāo)中最重要的是等效串聯(lián)內(nèi)阻（ESR）。 有的電容器正面印有一條黑色帶狀線，上面印有一個大的空心字母“I”，表明該電容器是低損耗電容器。 有些電容會標(biāo)注ESR值（等效串聯(lián)內(nèi)阻），ESR越低，損耗越小，輸出電壓越高，電容的品質(zhì)越高。 ESR是“等效串聯(lián)內(nèi)阻”的縮寫。 理想的電容器本身不會有任何能量損失，但實際上，由于制造電容器的材料的內(nèi)阻，電容器的絕緣介質(zhì)存在損失。 這種損耗是外部的，就好像一個內(nèi)阻與一個電容器串聯(lián)一樣，所以稱為“等效串聯(lián)內(nèi)阻”。 另一個與ESR類似的概念是ESL，即等效串聯(lián)電感。 最初的線圈電感往往具有較高的ESL，并且電容越大，ESL也越大。 ESL常常成為ESR的一部分，ESL會引起串聯(lián)諧振等現(xiàn)象。 而且相對于電容來說，ESL所占的比例非常小，出現(xiàn)問題的概率也非常小。 后來，由于電容器制造工藝的改進，ESL逐漸被忽視，除了容量、耐壓、溫度之外，ESR成為選擇電容器的主要參考。
串聯(lián)等效內(nèi)阻ESR的單位是毫歐（mΩ）。 一般來說，鉭電容的ESR一般在100毫歐以下，而鋁電解電容的ESR則低于這個值，有些類型的電容的ESR甚至可以高達幾歐姆。 ESR的高低與電容器的容量、電壓、頻率和濕度有關(guān)。 當(dāng)額定電流一定時，容量越大，ESR越低。 同樣，在容量一定的情況下，選用高額定電流品種也可以降低ESR； 因此，高壓電容器的選擇確實有很多用處； 低頻時ESR高，高頻時ESR低； 低溫也會導(dǎo)致ESR降低。
當(dāng)今的電子技術(shù)正朝著低??電流和高電壓電路的設(shè)計發(fā)展。 提供給元件的電流呈現(xiàn)出越來越低的趨勢，但功率需求卻絲毫沒有減少。 根據(jù)P=UI的公式估算，為了獲得相同的功率，電流減小，因此電壓必須減小。 對于INTEL、AMD等最新的CPU來說，電流都大于2V，比之前的3、4V電流要低很多。 但另一方面，由于晶體管數(shù)量和頻率的增加，這款芯片所需的幀率降低很多，電壓要求也越來越高。 例如，兩個功率為70W的CPU，后者的電流為3.3V，前者的電流為1.8V。 這樣，后者的電壓為I=P/U=70W/3.3V=21.2A； 前者的電壓為I=P/U=70W/1.8V=38.9A，幾乎是后者電壓的兩倍。 當(dāng)通過電容器的電壓越來越高時，如果電容器的ESR值不能保持在較小的范圍內(nèi)，就會形成較高的噪聲電流（理想的輸出直流電流應(yīng)該是水平線，噪聲電流是水平線的峰谷），這使得工程師在設(shè)計時使用ESR最小的電容器。
ESR值與基極電流的關(guān)系可以用公式V=R(ESR)×I來表示。 式中V代表諧波電流，R代表電容器的ESR，I代表電壓。 可以聽出，當(dāng)電壓降低時，雖然ESR不變，但諧波電流會呈指數(shù)級增加，因此使用ESR值較低的電容器勢在必行。 據(jù)悉，雖然是同樣的噪聲電流，但對小電流電路的影響比大電流情況下更大。 例如，對于3.3V的CPU來說，0.2V的噪聲電流所占的比例太小，不會產(chǎn)生太大的影響，而對于1.8V的CPU來說，0.2V的諧波電流的比例足以引起數(shù)字電路的判斷錯誤。
例如，2007年《電子報》第26期第17版《由12V、1A開關(guān)電源組成的12V、1A開關(guān)電源》一文中，開關(guān)變壓器次級三極管檢測后對LCπ型混頻器中電容C6、C7的要求是“選用等效串聯(lián)內(nèi)阻小的優(yōu)質(zhì)電解電容，等效內(nèi)阻將不僅影響轉(zhuǎn)換速率，還影響輸出噪聲電流?！?span style="display:none">OyW物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
ESR是等效的“串聯(lián)”電阻，兩個電容串聯(lián)會降低ESR值，并聯(lián)會降低ESR值。 因此，在需要較低ESR，且低ESR的大容量電容價格較高的情況下，采用多個ESR較高的鋁電解電容并聯(lián)來生成低ESR的大容量電容也是常用的方法。 很多開關(guān)電源采用并聯(lián)電容的策略，犧牲一定的PCB空間來換取元件成本的降低。
然而，一定等效串聯(lián)電阻的存在也有優(yōu)點。 例如，在穩(wěn)壓電路中，當(dāng)負載瞬態(tài)變化時，具有一定ESR的電容器會立即波動并導(dǎo)致反饋電路動作。 這種快速響應(yīng)，以犧牲一定的瞬態(tài)性能為代價壓電元件串聯(lián)和并聯(lián)的特點，獲得了后續(xù)的快速調(diào)節(jié)能力，尤其是功率管的響應(yīng)速度比較慢，但電容的體積和容量受到嚴格限制。 這些情況在一些三端穩(wěn)壓器或者類似的使用MOS管作為調(diào)整管的電路中比較常見。 使用 ESR 太低的電容器實際上會提高整體性能。
多個小電容并聯(lián)代替大電解電容
這些用法常見于開關(guān)電源部分，作用是高頻混頻。 多個電容器并聯(lián)主要是為了增加電容器的等效阻抗，由于并聯(lián)。 電解電容換成小容量陶瓷電容，壽命降低。 電解電容的壽命只有幾千小時，而陶瓷電容的壽命則有幾十萬小時。 避免粘著效應(yīng)的原則是減少導(dǎo)線的表面積。 多個電容只能降低線路可靠性，無法降低大電容高頻性能不佳的情況。 一般來說，電容越大，諧振頻率越低。 一旦超過諧振頻率，電容就會充當(dāng)電感的作用，根本起不到混頻的作用。 如果并聯(lián)使用N個小電容，由于每個小電容的諧振頻率都很高，就不會有這樣的問題。 對于相同容量的電容器，并聯(lián)的小電容器越多越好。 耐壓、耐溫、電容量、ESR（等效內(nèi)阻）等是電容器的幾個重要參數(shù)。 當(dāng)然，ESR 越低越好。 ESR與電容器的容量、頻率、電壓、溫度等有關(guān)。 當(dāng)電流一定時，容量越大，ESR越低。 電路板設(shè)計中并聯(lián)使用多個小電容，受到PCB空間的限制，因此有人認為并聯(lián)小電阻越多，ESR越低，效果越好。 理論上是這樣，而且考慮到電容引腳焊點的阻抗，多個小電容并聯(lián)使用的效果可能并不突出。
●ESR越低，療效越好。
結(jié)合我們的增強型供電電路，對于輸入電容來說，輸入電容的容量要大一些。 相對于容量要求，ESR的要求可以適當(dāng)提高。 由于輸入電容主要是承受電壓，其次是吸收開關(guān)脈沖。 對于輸出電容，可適當(dāng)提高耐壓要求和容量。 對ESR的要求高一點，因為這里需要保證的是足夠的電流吞吐量。 但需要注意的是，ESR并不是越低越好，低ESR電容會導(dǎo)致開關(guān)電路振蕩。 消振電路的復(fù)雜性也會降低成本。 在板卡設(shè)計中，這里通常會有一個參考值，作為器件選型參數(shù)，防止因消振電路而導(dǎo)致成本降低。
●好的電容器意味著高品質(zhì)。
“純電容論”一度非常流行，一些廠商和媒體也刻意將此事作為賣點。 在板卡設(shè)計中，電路設(shè)計水平是關(guān)鍵。 正如有些廠家使用兩相供電可以比有些廠家使用四相供電生產(chǎn)出更穩(wěn)定的產(chǎn)品一樣，一味地使用高價電容也不一定能生產(chǎn)出好的產(chǎn)品。 評判一個產(chǎn)品時，必須全方位、多角度考慮，切不可有意無意夸大電容的作用。
諧波電流、輸出電容ESR
開關(guān)電源的輸出噪聲電流由兩部分組成，第二部分是電容器充放電形成的容性諧波電流，第一部分是電容器ESR形成的阻性基極電流。 為了獲得ESR形成的更小的阻性諧波電流，據(jù)說可以并聯(lián)多個電容器。 我不知道當(dāng)幾個電容并聯(lián)時總ESR會如何變化。 變小了我就能理解了，價值是多少？ 例如，470uF電解電容的ESR為0.1歐姆。 如果兩個電解電容并聯(lián)，ESR將為0.05歐姆。 我現(xiàn)在有點困惑。 不知道低ESR陶瓷電容和電解電容并聯(lián)是否有同樣的效果。 例如I輸出壓電元件串聯(lián)和并聯(lián)的特點，經(jīng)估算，諧波要求電容ESR高于0.01歐姆，所以根據(jù)上述意見，可能需要幾個電解電容才能滿足要求。 如果我選擇使用電解電容，然后并聯(lián)幾個陶瓷電容103或104，會有什么影響嗎？
答：如果要求ESR很低，通常是選擇大容量的MLCC()，為什么要用N 104并聯(lián)。
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1個以上并聯(lián)確實可以減少ESR的具體估算方法，就是與內(nèi)阻并聯(lián)。
2 可以選擇低ESR電解，但價格較貴。
3 也可以選擇薄膜電容代替。
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不同類型的電容器并聯(lián)。 等效 ESR 和電容值與頻率相關(guān)。 不僅僅是ESR/n、C×n。 一般將ESR小、容量小的電容與ESR大、容量大的電容并聯(lián)。 ESR 和電容都介于兩者之間。 你提到的電解電容和低ESR墻磚對于降低噪音是有效的。
混頻電路中并聯(lián)幾個電容和一個大電容（等容量）有什么區(qū)別嗎？
答：兩個電容的容量相等。 而實際上，電容器具有等效串聯(lián)電感和等效串聯(lián)內(nèi)阻寄生參數(shù)。 可以將電容器視為右側(cè)的模型。 大電容的ESL和ESR比小電容大，且ESL和ESR值越小，相同容量下電容的混頻能力越強。 因此，多個電容并聯(lián)與等容量大電容的主要區(qū)別在于，多個并聯(lián)電容的ESL和ESR遠低于等容量大電容，混頻能力更強。 你不妨認為一個小電容（假設(shè)100u）的ESL和ESR等于一個大電容（200u），那么兩個小電容并聯(lián)后等效電容就等于200u，而且它的ESL和ESR因并聯(lián)而減半，所以兩個小電容并聯(lián)的混頻能力更強。 如果此時并聯(lián)四個，那么ESL和ESR就是大電容的四分之一。 希望這可以幫助。
淺談電容器的使用誤區(qū)
1、電容越大越好嗎？
很多人在更換電容時往往喜歡使用大容量的電容。 我們知道，電容越大，為IC提供電壓補償?shù)哪芰驮綇姟?且不說電容容量減少帶來的體積增大，在降低成本的同時，也影響了空氣流通和散熱。 關(guān)鍵是電容上有寄生電感，電容放電電路會在一定頻率下產(chǎn)生諧振。 在諧振點，電容器的阻抗很小。 因此，放電回路的阻抗最小，補充能量的療效也最好。 但當(dāng)頻率超過諧振點時，放電電路的阻抗開始下降，電容器提供電壓的能力開始下降。 電容器的電容量越大，諧振頻率越低，電容器能有效補償電壓的頻率范圍也越小。 從保證電容器提供高頻電壓的能力的角度來看，電容器越大越好的觀點是錯誤的。 對平時的電路設(shè)計有參考價值。
2、相同容量的電容，并聯(lián)的小電容越多越好嗎？
耐壓、耐溫、電容量、ESR（等效內(nèi)阻）等是電容器的幾個重要參數(shù)。 當(dāng)然，ESR 越低越好。 ESR與電容器的容量、頻率、電壓、溫度等有關(guān)。 當(dāng)電流一定時，容量越大，ESR越低。 電路板設(shè)計中并聯(lián)使用多個小電容，受到PCB空間的限制，因此有人認為并聯(lián)小電阻越多，ESR越低，效果越好。 理論上是這樣，而且考慮到電容引腳焊點的阻抗，多個小電容并聯(lián)使用的效果可能并不突出。
3. ESR越低，療效越好嗎？
相對于容量要求，ESR的要求可以適當(dāng)提高。 由于輸入電容主要是承受電壓，其次是吸收開關(guān)脈沖。 對于輸出電容，可適當(dāng)提高耐壓要求和容量。 對ESR的要求高一點，因為這里需要保證的是足夠的電流吞吐量。 但需要注意的是，ESR并不是越低越好，低ESR電容會導(dǎo)致開關(guān)電路振蕩。 消振電路的復(fù)雜性也會降低成本。 在板卡設(shè)計中，這里通常會有一個參考值，作為器件選型參數(shù)，防止因消振電路而導(dǎo)致成本下降。
4、電容好就代表品質(zhì)高嗎？
“純電容論”一度非常流行，一些廠商和媒體也刻意將此事作為賣點。 在板卡設(shè)計中，電路設(shè)計水平是關(guān)鍵。 正如有些廠家使用兩相供電可以比有些廠家使用四相供電生產(chǎn)出更穩(wěn)定的產(chǎn)品一樣，一味地使用高價電容也不一定能生產(chǎn)出好的產(chǎn)品。 評判一個產(chǎn)品，一定要全方位、多角度地考慮，不能有意無意地夸大電容的作用。