ESR

ESR (Equivalent Series Resistance)

　　理论上，一个完美的电容，自身不会产生任何能量损失，但是实际上，因为制造电容的材料有电阻，电容的绝缘介质有损耗，各种原因导致电容变得不“完美”。这个损耗在外部，表现为就像一个电阻跟电容串联在一起，所以就起了个名字叫做“等效串联电阻”。 　　比如，我们认为电容上面电压不能突变，当突然对电容施加一个电流，电容因为自身充电，电压会从0开始上升。但是有了ESR，电阻自身会产生一个压降，这就导致了电容器两端的电压会产生突变。无疑的，这会降低电容的滤波效果，所以很多高质量的电源啦一类的，都使用低ESR的电容器。 　　同样的，在振荡电路等场合，ESR也会引起电路在功能上发生变化，引起电路失效甚至损坏等严重后果。 　　所以在多数场合，低ESR的电容，往往比高ESR的有更好的表现。 　　不过事情也有例外，有些时候，这个ESR也被用来做一些有用的事情。 　　比如在稳压电路中，有一定ESR的电容，在负载发生瞬变的时候，会立即产生波动而引发反馈电路动作，这个快速的响应，以牺牲一定的瞬态性能为代价，获取了后续的快速调整能力，尤其是功率管的响应速度比较慢，并且电容器的体积/容量受到严格限制的时候。这种情况见于一些使用mos管做调整管的三端稳压或者相似的电路中。这时候，太低的ESR反而会降低整体性能。 　　实际上，需要更低ESR的场合更多，而低ESR的大容量电容价格相对昂贵，所以很多开关电源采取的并联的策略，用多个ESR相对高的铝电解并联，形成一个低ESR的大容量电容。牺牲一定的PCB空间，换来器件成本的减少，很多时候都是划算的。 　　和ESR类似的另外一个概念是ESL，也就是等效串联电感。早期的卷制电容经常有很高的ESL，而且容量越大的电容，ESL一般也越大。ESL经常会成为ESR的一部分，并且ESL也会引发一些电路故障，比如串联谐振等。但是相对容量来说，ESL的比例太小，出现问题的几率很小，再加上电容制作工艺的进步，现在已经逐渐忽略ESL，而把ESR作为除容量之外的主要参考因素了。 　　顺便，电容也存在一个和电感类似的品质系数Q，这个系数反比于ESR，并且和频率相关，也比较少使用。 　　由ESR引发的电路故障通常很难检测，而且ESR的影响也很容易在设计过程中被忽视。简单的做法是，在仿真的时候，如果无法选择电容的具体参数，可以尝试在电容上人为串联一个小电阻来模拟ESR的影响，通常的，钽电容的ESR通常都在100毫欧以下，而铝电解电容则高于这个数值，有些种类电容的ESR甚至会高达数欧姆。 　　ESR值与纹波电压的关系可以用公式V=R（ESR）×I表示。这个公式中的V就表示纹波电压，而R表示电容的ESR，I表示电流。可以看到，当电流增大的时候，即使在ESR保持不变的情况下，纹波电压也会成倍提高。

 

 "ESR"是英文"equivalent series resistance"的缩写，意思是"等效串联电阻",它是衡量电解电容质量好坏的一个重要指标。一个理想的电解电容应该是没有串联电做阻的，但实际上做不到。实用电解电容等效电路如下：

      实用电解电容相当于串联了一个等效电阻（ESR）。电解电容常用于电源滤波，涟波电流i通过电解电容旁路，使后续用电器获得稳定的直流。由于ESR的存在，一方面使旁路效果打了折扣，另一方面，通过ESR的涟波电流使电解电容发热，温升使之电解电容的寿命大大缩减。电解电容用了一段时间后ESR可能会增大甚至开路，使电路无法正常工作。

ESR表用途:

      通常对电解电容的测试需要把它从电路板上焊下来，然后用万用表测试其容量和漏电。这种测试不能判断高ESR引起的失效。而且电路板上可能有几十个滤波电解电容，逐个拆下检查很费时费力，也容易损坏线路板。ESR表使用一个高频（150khz）低压（250mv）交流电来测量ESR，由于测量电压很低，线路板上的IC、晶体管等器件不会开启，因此可以不用卸下被测电容，直接在线测量。

原理:

      74HC14是带施密特触发器的6反相器，其中一个作为震荡器，产生约150khz震信号，另外5个反相器并联作为输出驱动，经过R2~R7分压产生250mv的测试信号，这个信号经被测电容、C5、C12耦合后送Q1放大，再经D1~D3整流，C6滤波后推动微安表。电容C5起到隔离被测电容上的高压的功能，D5、D6对电压进行钳位。这样，即使被测电容带电，这个电压也不会进入后级电路，起到保护ESR表的功能。

组装调试:

      先将两测量输入端子(表笔)短路，调节VR1使微安表满偏，表此时位置即为"0"欧姆处。在输入端子处换上一个1欧姆电阻，表针应偏转90%左右，换上47欧姆电阻表针应偏转40%左右，换上75欧姆电阻，表针偏转很小或不偏转。多用一些不同电阻测试，可给ESR表分度。如果测出的ESR值超过10欧姆,则可认为该电解电容已经失效。

实物图: