电容的ESR

ESR是equivalent series resistance的缩写，意为等效串联电阻。

在实际电路中，对电容ESR的重视主要是针对电解电容，这是因为它对电路能否正常工作影响较大。

1、什么是ESR？

任何一个电容都会存在ESR，在电容电极之间始终都存在着一个电气性的电阻，如金属引脚电阻、电极极板电阻、以及它们之间的连接电阻等等。

铝电解电容还包括存在于湿的电解质溶液的电阻、以及含有高电平“水”的铝氧化物（水合氧化铝）中的电阻等。

下图表示了电解电容ESR的形成因素。

通常，为了便于分析电容的ESR，多用下图的简化方式来表示：

2、导致ESR变化的因素？

首先，管脚引脚和电容电极极板金属的电阻可以忽略，因为它们都非常小。

造成高ESR的两个常见因素是：

1）不良的电气连接；

2）电解溶液的干枯。

对于1），新、旧电解电容都有可能出现；对于2）多数都是发生在旧电解电容上。

不良的电气连接问题主要是由于连接于电容内部的管脚引线不是铝金属材料，而且一直以来铝是不可焊的材料。

对于铝质的电极极板材料和铜质的管脚材料来说，其电气连接主要采用所谓的“焊接”和机械压接方式。但是这两种方式都会产生较高的ESR。

随着电解液水分的挥发，ESR也随之增大。

3、ESR与电解电容的漏电相关？

漏电是电容电极极板之间的并联电阻。而ESR仅仅是串联电阻，所以两者是完全不同的，即ESR是与漏电无关的。

相反，当ESR足够大时还可以减少漏电电流。

4、为何ESR对电路所形成的故障比其它的因素大？

通常，两种类型的电路中因ESR所造成的故障会比其它的因素大。

一是高频电路，二是高电流电路。

●ESR与频率之间的关系：

下图是音响输出电路中所使用的直流隔直电容的情况。（图中红圈中的电容）

下图是两个100微法电容（ESR分别为0和6欧姆）时其输出功率随输出频率变

化的曲线。

在低频端（60Hz）时两者的差别不大，但是在高频端（1KHz）时两者就相差很大了。

形成这一差别的主要因素就是ESR与电容的容抗之间的关联关系。

●ESR与功率之间的关系：

当电容需要承载很大电流的时候即使在工作频率较低的情况下也容易出现问题。比如在一些大电流开关电源里。

例如一只工作在60Hz、5A电源里的20000微法的电容，假设它的ESR为0.5欧姆，那么按照欧姆定律P=I×I×R，则电容内部将12.5W的功率消耗，由此而产生的热量将加速电解液的干枯并使得电容失效。

而ESR也会降低滤波效果。如5V的TTL供电回路里如果存在0.5欧姆的电阻的话，将会产生高达2V的纹波电压，相当于纹波电压达到40％的程度。

如果电容工作在高频高电流电路中，情况将更为严重。

5、如何处理ESR高的电容？

采用更换的方法解决。ESR较高的电容，随着内部发热越来越严重，电解液干枯的速度加快，形成恶性循环，并导致电路故障。