電容的ESR是指電容的等效串聯(lián)電阻或阻抗。

 

理想的電容器是沒(méi)有電阻的。但是實(shí)際上，任何電容都有電阻，這個(gè)電阻值和電容的組成材料、結構有關(guān)系。在開(kāi)關(guān)電源技術(shù)大規模應用之前，普遍采用線(xiàn)性電源，電源電路都工作在低頻直流狀態(tài)，通過(guò)濾波整流電路把交流轉換成直流。在低頻直流電源中，電容的容量對濾波效果起決定作用，電容的串聯(lián)阻抗作用可以忽略。但是低頻電源效率低，體積大的缺點(diǎn)非常明顯。

 

由于電子技術(shù)的進(jìn)步，近二十年來(lái)逐漸發(fā)展了脈寬調制的高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，大大地提高了電源的轉換效率，也減小了電源的體積。開(kāi)關(guān)電源的工作頻率越高，電源的體積就越小。開(kāi)關(guān)電源的工作頻率從幾十KHz到幾MHz不等。在開(kāi)關(guān)電源中，電容的ESR直接影響到電容的效果，它比電容器的容量還重要，事實(shí)上我們所說(shuō)的電容器的容量一般都是在120Hz下測量的值，當工作頻率提高時(shí)，電容容量會(huì )急劇降低，甚至根本不能起到電容的作用。一般而言，應該選擇ESR相對較小的電容。 在不同類(lèi)型的電容中，以電解電容的ESR通常最大，鉭電容次之，陶瓷電容最佳。當然，即使是電解電容中，也分普通電解電容和低ESR的電解電容。用在開(kāi)關(guān)電源輸出濾波的應該采用低ESR的電解電容。在維修中，如果用普通電解電容替換低ESR的電解電容，開(kāi)關(guān)電源可能短時(shí)間能工作，但是壽命肯定不長(cháng)。弄不好，電容很快因為損耗太大而爆裂甚至爆炸，所以更換電容應該小心。同樣容量同樣耐壓的電解電容，體積大的往往ESR小。同樣容量不同耐壓的電解電容，耐壓高度往往ESR小。同樣耐壓同樣容量的電容，105度比85度的ESR要小。當然，這也不是絕對的，對于同一廠(chǎng)家同一系列的電解電容，基本上成立。

 

 

理想的的電容器，本身不會(huì )產(chǎn)生任何能量損失，在實(shí)際應用中，由于生產(chǎn)電容的材料有電阻率，電容的絕緣介質(zhì)有損耗，這個(gè)損耗可以等效為一個(gè)電阻跟電容串聯(lián)在一起，稱(chēng)為電容的等效串聯(lián)電阻，英文簡(jiǎn)稱(chēng)ESR，是Equivalent Series Resistance的縮寫(xiě)。

 

一般認為電容兩端的電壓不能突變，當突然對電容施加一個(gè)電流，電容因為自身充電，電壓會(huì )從零開(kāi)始上升。但是有了ESR的附加影響，等效串聯(lián)電阻自身會(huì )產(chǎn)生電壓降，這就導致電容器兩端的電壓會(huì )產(chǎn)生突變。很多情況下，這會(huì )導致電容的濾波效果變差，所以很多高質(zhì)量的開(kāi)關(guān)電源，對輸出端的濾波電容要求很高，要求選用低ESR的電容器。

 

在振蕩電路中，ESR也會(huì )引起電路功能上失調，造成電路失效甚至損壞等嚴重后果。所以在多數場(chǎng)合，低ESR的電容，往往比高ESR的有更好的表現。

 

不過(guò)也有例外，有些時(shí)候ESR也不是一無(wú)是處。在穩壓電路中，有一定ESR的電容，在負載發(fā)生瞬變的時(shí)候，會(huì )立即產(chǎn)生波動(dòng)而引發(fā)反饋電路動(dòng)作，這類(lèi)快速的響應，以犧牲一定的瞬態(tài)性能為代價(jià)，獲取了后續的快速調整能力，尤其是功率管的響應速度比較慢，并且電容器的體積和容量受到嚴格限制的時(shí)候。這種情形可見(jiàn)于一些使用mos功率管做調整管的三端穩壓或者類(lèi)似的電路中。這種應用場(chǎng)合，太低的ESR反而會(huì )降低整體性能。

 

實(shí)際上，需要更低ESR的場(chǎng)合更多，而低ESR的大容量電容價(jià)格相對昂貴，所以很多開(kāi)關(guān)電源多采取并聯(lián)的方法，用多個(gè)ESR相對高的鋁電解或固態(tài)電容并聯(lián)，組合成一個(gè)低ESR的大容量電容。犧牲一定的PCB電路板空間，換來(lái)器件成本的減少。

 

 

和ESR類(lèi)似的另外一個(gè)概念是ESL，也就是等效串聯(lián)電感。早期的卷制電容經(jīng)常有很高的ESL，而且容量越大的電容，ESL一般也越大。ESL經(jīng)常會(huì )成為ESR的一部分，并且ESL也會(huì )引發(fā)一些電路故障，比如串聯(lián)諧振等。但是相對容量來(lái)說(shuō)，ESL的比例太小，出現問(wèn)題的幾率很小，再加上電容制作工藝的進(jìn)步，現在已經(jīng)逐漸忽略ESL，而把ESR作為除容量之外的主要參考因素了。

 

電容器還存在一個(gè)和電感類(lèi)似的品質(zhì)系數Q，這個(gè)系數反比于ESR，并且和頻率相關(guān)，也比較少使用。

 

由ESR引發(fā)的電路故障通常很難檢測，而且ESR的影響也很容易在設計過(guò)程中被忽視。簡(jiǎn)單的做法是，在仿真的時(shí)候，如果無(wú)法選擇電容的具體參數，可以嘗試在電容上人為串聯(lián)一個(gè)小電阻來(lái)模擬ESR的影響，通常的，鉭電容的ESR通常都在100毫歐以下，而鋁電解電容則高于這個(gè)數值，有些種類(lèi)電容的ESR甚至會(huì )高達數歐姆。

 

ESR值與紋波電壓的關(guān)系可以用歐姆定律V=R（ESR）×I來(lái)表示。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?？梢钥吹?，當電流增大的時(shí)候，即使在ESR保持不變的情況下，紋波電壓也會(huì )成倍提高。