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小容量电容的等效串联电阻ESR普遍的观点是什么?

更新时间:2023-07-23 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

文章转载自:深入了解电容器的等效串联内阻(ESR)。 博文仅供学习记录。 请支持原创作品。bj0物理好资源网(原物理ok网)

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电容器的等效串联内阻ESRbj0物理好资源网(原物理ok网)

一般认为,具有较小等效串联电阻 (ESR) 的相对较大的外部电容器有助于吸收快速转换期间的峰值(基极)电压。 而且,有时这样的选择很容易导致稳压器(尤其是线性稳压器LDO)不稳定,所以小容量和大容量电容的容量必须合理选择。 永远记住,稳压器是一个放大器,它可以完成放大器可以完成的所有工作。 由于DC/DC转换器的响应速度比较慢,输出去耦电容在负载前馈的初始阶段起主导作用,因此需要额外增加一个大容量的电容来缓解相对于DC/DC转换器的快速转换,同时使用高频电容来缓解相对于大电容的快速转换。 一般应选择大容量电容的等效串联内阻合适的值,使输出电流的峰值和毛刺在器件的规格范围内。 在高频转换中,0.01μF~0.1μF量级的小容量电容就可以很好地满足要求。 表面贴装陶瓷电容器或多层陶瓷电容器 (MLCC) 的 ESR 较小。 此外,在这种容量下,它们的体积和 BOM 成本是合理的。 如果局部低频去耦不充分,从低频切换到高频时输入电流会减小。 电流斜坡上升可以持续几微秒,主要取决于调节器调整增益并提供更大负载电压的时间。 实际上,并联使用具有高 ESR 的电容器比使用具有如此低 ESR 的单个电容器更具成本效益。 然而,这需要您在 PCB 面积、元件数量和成本之间找到折衷方案。bj0物理好资源网(原物理ok网)

深入了解电容器的等效串联电阻(ESR)bj0物理好资源网(原物理ok网)

电容器的主要技术指标是电容量、耐压值、耐温值。 除了这三个主要指标外,其他指标中最重要的是等效串联内阻(ESR)。 有的电容器正面印有一条黑色带状线,上面印有一个大的空心字母“I”,表明该电容器是低损耗电容器。 有些电容会标注ESR值(等效串联内阻),ESR越低,损耗越小,输出电压越高,电容的品质越高。 ESR是“等效串联内阻”的缩写。 理想的电容器本身不会有任何能量损失,但实际上,由于制造电容器的材料的内阻,电容器的绝缘介质存在损失。 这种损耗是外部的,就好像一个内阻与一个电容器串联一样,所以称为“等效串联内阻”。 另一个与ESR类似的概念是ESL,即等效串联电感。 最初的线圈电感往往具有较高的ESL,并且电容越大,ESL也越大。 ESL常常成为ESR的一部分,ESL会引起串联谐振等现象。 而且相对于电容来说,ESL所占的比例非常小,出现问题的概率也非常小。 后来,由于电容器制造工艺的改进,ESL逐渐被忽视,除了容量、耐压、温度之外,ESR成为选择电容器的主要参考。bj0物理好资源网(原物理ok网)

串联等效内阻ESR的单位是毫欧(mΩ)。 一般来说,钽电容的ESR一般在100毫欧以下,而铝电解电容的ESR则低于这个值,有些类型的电容的ESR甚至可以高达几欧姆。 ESR的高低与电容器的容量、电压、频率和湿度有关。 当额定电流一定时,容量越大,ESR越低。 同样,在容量一定的情况下,选用高额定电流品种也可以降低ESR; 因此,高压电容器的选择确实有很多用处; 低频时ESR高,高频时ESR低; 低温也会导致ESR降低。bj0物理好资源网(原物理ok网)

当今的电子技术正朝着低​​电流和高电压电路的设计发展。 提供给元件的电流呈现出越来越低的趋势,但功率需求却丝毫没有减少。 根据P=UI的公式估算,为了获得相同的功率,电流减小,因此电压必须减小。 对于INTEL、AMD等最新的CPU来说,电流都大于2V,比之前的3、4V电流要低很多。 但另一方面,由于晶体管数量和频率的增加,这款芯片所需的帧率降低很多,电压要求也越来越高。 例如,两个功率为70W的CPU,后者的电流为3.3V,前者的电流为1.8V。 这样,后者的电压为I=P/U=70W/3.3V=21.2A; 前者的电压为I=P/U=70W/1.8V=38.9A,几乎是后者电压的两倍。 当通过电容器的电压越来越高时,如果电容器的ESR值不能保持在较小的范围内,就会形成较高的噪声电流(理想的输出直流电流应该是水平线,噪声电流是水平线的峰谷),这使得工程师在设计时使用ESR最小的电容器。bj0物理好资源网(原物理ok网)

ESR值与基极电流的关系可以用公式V=R(ESR)×I来表示。 式中V代表谐波电流,R代表电容器的ESR,I代表电压。 可以听出,当电压降低时,虽然ESR不变,但谐波电流会呈指数级增加,因此使用ESR值较低的电容器势在必行。 据悉,虽然是同样的噪声电流,但对小电流电路的影响比大电流情况下更大。 例如,对于3.3V的CPU来说,0.2V的噪声电流所占的比例太小,不会产生太大的影响,而对于1.8V的CPU来说,0.2V的谐波电流的比例足以引起数字电路的判断错误。bj0物理好资源网(原物理ok网)

例如,2007年《电子报》第26期第17版《由12V、1A开关电源组成的12V、1A开关电源》一文中,开关变压器次级三极管检测后对LCπ型混频器中电容C6、C7的要求是“选用等效串联内阻小的优质电解电容,等效内阻将不仅影响转换速率,还影响输出噪声电流。”bj0物理好资源网(原物理ok网)

ESR是等效的“串联”电阻,两个电容串联会降低ESR值,并联会降低ESR值。 因此,在需要较低ESR,且低ESR的大容量电容价格较高的情况下,采用多个ESR较高的铝电解电容并联来生成低ESR的大容量电容也是常用的方法。 很多开关电源采用并联电容的策略,牺牲一定的PCB空间来换取元件成本的降低。bj0物理好资源网(原物理ok网)

然而,一定等效串联电阻的存在也有优点。 例如,在稳压电路中,当负载瞬态变化时,具有一定ESR的电容器会立即波动并导致反馈电路动作。 这种快速响应,以牺牲一定的瞬态性能为代价压电元件串联和并联的特点,获得了后续的快速调节能力,尤其是功率管的响应速度比较慢,但电容的体积和容量受到严格限制。 这些情况在一些三端稳压器或者类似的使用MOS管作为调整管的电路中比较常见。 使用 ESR 太低的电容器实际上会提高整体性能。bj0物理好资源网(原物理ok网)

多个小电容并联代替大电解电容bj0物理好资源网(原物理ok网)

串联电压和并联电压公式_压电元件串联和并联的特点_串联电压和并联电压规律bj0物理好资源网(原物理ok网)

这些用法常见于开关电源部分,作用是高频混频。 多个电容器并联主要是为了增加电容器的等效阻抗,由于并联。 电解电容换成小容量陶瓷电容,寿命降低。 电解电容的寿命只有几千小时,而陶瓷电容的寿命则有几十万小时。 避免粘着效应的原则是减少导线的表面积。 多个电容只能降低线路可靠性,无法降低大电容高频性能不佳的情况。 一般来说,电容越大,谐振频率越低。 一旦超过谐振频率,电容就会充当电感的作用,根本起不到混频的作用。 如果并联使用N个小电容,由于每个小电容的谐振频率都很高,就不会有这样的问题。 对于相同容量的电容器,并联的小电容器越多越好。 耐压、耐温、电容量、ESR(等效内阻)等是电容器的几个重要参数。 当然,ESR 越低越好。 ESR与电容器的容量、频率、电压、温度等有关。 当电流一定时,容量越大,ESR越低。 电路板设计中并联使用多个小电容,受到PCB空间的限制,因此有人认为并联小电阻越多,ESR越低,效果越好。 理论上是这样,而且考虑到电容引脚焊点的阻抗,多个小电容并联使用的效果可能并不突出。bj0物理好资源网(原物理ok网)

●ESR越低,疗效越好。bj0物理好资源网(原物理ok网)

结合我们的增强型供电电路,对于输入电容来说,输入电容的容量要大一些。 相对于容量要求,ESR的要求可以适当提高。 由于输入电容主要是承受电压,其次是吸收开关脉冲。 对于输出电容,可适当提高耐压要求和容量。 对ESR的要求高一点,因为这里需要保证的是足够的电流吞吐量。 但需要注意的是,ESR并不是越低越好,低ESR电容会导致开关电路振荡。 消振电路的复杂性也会降低成本。 在板卡设计中,这里通常会有一个参考值,作为器件选型参数,防止因消振电路而导致成本降低。bj0物理好资源网(原物理ok网)

●好的电容器意味着高品质。bj0物理好资源网(原物理ok网)

“纯电容论”一度非常流行,一些厂商和媒体也刻意将此事作为卖点。 在板卡设计中,电路设计水平是关键。 正如有些厂家使用两相供电可以比有些厂家使用四相供电生产出更稳定的产品一样,一味地使用高价电容也不一定能生产出好的产品。 评判一个产品时,必须全方位、多角度考虑,切不可有意无意夸大电容的作用。bj0物理好资源网(原物理ok网)

谐波电流、输出电容ESRbj0物理好资源网(原物理ok网)

开关电源的输出噪声电流由两部分组成,第二部分是电容器充放电形成的容性谐波电流,第一部分是电容器ESR形成的阻性基极电流。 为了获得ESR形成的更小的阻性谐波电流,据说可以并联多个电容器。 我不知道当几个电容并联时总ESR会如何变化。 变小了我就能理解了,价值是多少? 例如,470uF电解电容的ESR为0.1欧姆。 如果两个电解电容并联,ESR将为0.05欧姆。 我现在有点困惑。 不知道低ESR陶瓷电容和电解电容并联是否有同样的效果。 例如I输出压电元件串联和并联的特点,经估算,谐波要求电容ESR高于0.01欧姆,所以根据上述意见,可能需要几个电解电容才能满足要求。 如果我选择使用电解电容,然后并联几个陶瓷电容103或104,会有什么影响吗?bj0物理好资源网(原物理ok网)

答:如果要求ESR很低,通常是选择大容量的MLCC(),为什么要用N 104并联。bj0物理好资源网(原物理ok网)

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1个以上并联确实可以减少ESR的具体估算方法,就是与内阻并联。bj0物理好资源网(原物理ok网)

2 可以选择低ESR电解,但价格较贵。bj0物理好资源网(原物理ok网)

3 也可以选择薄膜电容代替。bj0物理好资源网(原物理ok网)

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串联电压和并联电压公式_串联电压和并联电压规律_压电元件串联和并联的特点bj0物理好资源网(原物理ok网)

不同类型的电容器并联。 等效 ESR 和电容值与频率相关。 不仅仅是ESR/n、C×n。 一般将ESR小、容量小的电容与ESR大、容量大的电容并联。 ESR 和电容都介于两者之间。 你提到的电解电容和低ESR墙砖对于降低噪音是有效的。bj0物理好资源网(原物理ok网)

混频电路中并联几个电容和一个大电容(等容量)有什么区别吗?bj0物理好资源网(原物理ok网)

答:两个电容的容量相等。 而实际上,电容器具有等效串联电感和等效串联内阻寄生参数。 可以将电容器视为右侧的模型。 大电容的ESL和ESR比小电容大,且ESL和ESR值越小,相同容量下电容的混频能力越强。 因此,多个电容并联与等容量大电容的主要区别在于,多个并联电容的ESL和ESR远低于等容量大电容,混频能力更强。 你不妨认为一个小电容(假设100u)的ESL和ESR等于一个大电容(200u),那么两个小电容并联后等效电容就等于200u,而且它的ESL和ESR因并联而减半,所以两个小电容并联的混频能力更强。 如果此时并联四个,那么ESL和ESR就是大电容的四分之一。 希望这可以帮助。bj0物理好资源网(原物理ok网)

浅谈电容器的使用误区bj0物理好资源网(原物理ok网)

1、电容越大越好吗?bj0物理好资源网(原物理ok网)

很多人在更换电容时往往喜欢使用大容量的电容。 我们知道,电容越大,为IC提供电压补偿的能力就越强。 且不说电容容量减少带来的体积增大,在降低成本的同时,也影响了空气流通和散热。 关键是电容上有寄生电感,电容放电电路会在一定频率下产生谐振。 在谐振点,电容器的阻抗很小。 因此,放电回路的阻抗最小,补充能量的疗效也最好。 但当频率超过谐振点时,放电电路的阻抗开始下降,电容器提供电压的能力开始下降。 电容器的电容量越大,谐振频率越低,电容器能有效补偿电压的频率范围也越小。 从保证电容器提供高频电压的能力的角度来看,电容器越大越好的观点是错误的。 对平时的电路设计有参考价值。bj0物理好资源网(原物理ok网)

2、相同容量的电容,并联的小电容越多越好吗?bj0物理好资源网(原物理ok网)

耐压、耐温、电容量、ESR(等效内阻)等是电容器的几个重要参数。 当然,ESR 越低越好。 ESR与电容器的容量、频率、电压、温度等有关。 当电流一定时,容量越大,ESR越低。 电路板设计中并联使用多个小电容,受到PCB空间的限制,因此有人认为并联小电阻越多,ESR越低,效果越好。 理论上是这样,而且考虑到电容引脚焊点的阻抗,多个小电容并联使用的效果可能并不突出。bj0物理好资源网(原物理ok网)

3. ESR越低,疗效越好吗?bj0物理好资源网(原物理ok网)

相对于容量要求,ESR的要求可以适当提高。 由于输入电容主要是承受电压,其次是吸收开关脉冲。 对于输出电容,可适当提高耐压要求和容量。 对ESR的要求高一点,因为这里需要保证的是足够的电流吞吐量。 但需要注意的是,ESR并不是越低越好,低ESR电容会导致开关电路振荡。 消振电路的复杂性也会降低成本。 在板卡设计中,这里通常会有一个参考值,作为器件选型参数,防止因消振电路而导致成本下降。bj0物理好资源网(原物理ok网)

4、电容好就代表品质高吗?bj0物理好资源网(原物理ok网)

“纯电容论”一度非常流行,一些厂商和媒体也刻意将此事作为卖点。 在板卡设计中,电路设计水平是关键。 正如有些厂家使用两相供电可以比有些厂家使用四相供电生产出更稳定的产品一样,一味地使用高价电容也不一定能生产出好的产品。 评判一个产品,一定要全方位、多角度地考虑,不能有意无意地夸大电容的作用。bj0物理好资源网(原物理ok网)

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