EE人蔘

ESR/ESL

ESR(Equivalent Series Resistance)：

等效串聯電阻。 ESR的出現導致電容的行為背離了原始的定義。ESR是等效“串聯”電阻，意味著，將兩個電容串聯，會增大這個數值，而並聯則會減少之。

理論上，一個完美的電容，自身不會產生任何能量損失，但是實際上，因為製造電容的材料有電阻，電容的絕緣介質有損耗，各種原因導致電容變得不“完美”。這個損耗在外部，表現為就像一個電阻跟電容串聯在一起，所以就起了個名字叫做“等效串聯電阻”。

比如，我們認為電容上面電壓不能突變，當突然對電容施加一個電流，電容因為自身充電，電壓會從0開始上升。但是有了ESR，電阻自身會產生一個壓降，這就導致了電容器兩端的電壓會產生突變。無疑的，這會降低電容的濾波效果，所以很多高品質的電源啦一類的，都使用低ESR的電容器。

同樣的，在振盪電路等場合，ESR也會引起電路在功能上發生變化，引起電路失效甚至損壞等嚴重後果。

所以在多數場合，低ESR的電容，往往比高ESR的有更好的表現。

不過事情也有例外，有些時候，這個ESR也被用來做一些有用的事情。

比如在穩壓電路中，有一定ESR的電容，在負載發生瞬變的時候，會立即產生波動而引發回饋電路動作，這個快速的回應，以犧牲一定的瞬態性能為代價，獲取了後續的快速調整能力，尤其是功率管的回應速度比較慢，並且電容器的體積/容量受到嚴格限制的時候。這種情況見於一些使用mos做調整管的三端穩壓或者相似的電路中。這時候，太低的ESR反而會降低整體性能。

實際上，需要更低ESR的場合更多，而低ESR的大容量電容價格相對昂貴，所以很多開關電源採取的並聯的策略，用多個ESR相對高的鋁電解並聯，形成一個低ESR的大容量電容。犧牲一定的PCB空間，換來器件成本的減少，很多時候都是划算的。

由ESR引發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程中被忽視。簡單的做法是，在模擬的時候，如果無法選擇電容的具體參數，可以嘗試在電容上人為串聯一個小電阻來模擬ESR的影響，通常的，鉭電容的ESR通常都在100毫歐以下，而鋁電解電容則高於這個數值，有些種類電容的ESR甚至會高達數歐姆。

ESR值與漣波電壓的關係可以用公式V=R（ESR）×I表示。這個公式中的V就表示紋波電壓，而R表示電容的ESR，I表示電流。可以看到，當電流增大的時候，即使在ESR保持不變的情況下，漣波電壓也會成倍提高。

ESL (Equivalent Series Inductance )：

等效串聯電感，一隻電容器會因其構造而產生各種阻抗、感抗，比較重要的就是ESR等效串聯電阻及ESL等效串聯電感—這就是容抗的基礎。電容器提供電容量，要電阻幹嘛？故ESR及ESL也要求低…低；但low ESR/low ESL通常都是高級系列。

ESR的高低，與電容器的容量、電壓、頻率及溫度…都有關連，當額定電壓固定時，容量愈大 ESR愈低。有人習慣用將多顆小電容並接成一顆大電容以降低阻抗，其理論是電阻並聯阻值降低。但若考慮電容接腳焊點的阻抗，以小並大，不見得一定會有收穫。

反過來說，當容量固定時，選用高WV額定電壓的品種也能降低 ESR；故耐壓高確實好處多多。頻率的影響：低頻時ESR高，高頻時ESR低；當然，高溫也會造成ESR的提升。

串聯等效電阻ESR的單位是mΩ，高級系列電容常是low ESR及low ESL。若比較低內阻及低漏電流兩種特性，則低內阻容易達成，故標示low ESR的電容倒很常見。ESR與損失角有關聯，ESR=tanδ/(ω×Cs)，Cs是電容量。 有時電容器規格上會有Z，它與ESR的意義不同，但Z的計算示與ESR有關，同時也考慮到容抗及感抗，是真正的內阻。剛才提到電容的ESR單位是mΩ，那是指大電容，若是220μF小容量電容，其ESR單位就不是mΩ而是Ω。

早期的卷制電容經常有很高的ESL，而且容量越大的電容，ESL一般也越大。ESL經常會成為ESR的一部分，並且 ESL也會引發一些電路故障，比如串聯諧振等。但是相對容量來說，ESL的比例太小，出現問題的幾率很小，再加上電容製作工藝的進步，現在已經逐漸忽略 ESL，而把ESR作為除容量之外的主要參考因素了。

順便，電容也存在一個和電感類似的品質係數Q，這個係數反比於ESR，並且和頻率相關，也比較少使用。