ESR

ESR

ESR存在于任何电容器中,并且在电容器电极之间总是存在电阻器,例如金属引脚电阻,电极焊盘电阻和它们之间的连接电阻。

铝电解电容器还包括存在于湿电解质溶液中的电阻器,含有高水平“水”的氧化铝(水合氧化铝)中的电阻等。

下图显示了电解电容器ESR的形成因子。

如今,电子技术正朝着低​​压和大电流电路的设计方向发展,并且提供给元件的电压越来越低,但功率要求根本没有降低。

根据P = UI的公式,为了获得相同的功率,电压降低,则需要增加电流。

例如,INTEL和AMD的最新CPU的电压低于2V,远低于之前的3V和4V电压。

另一方面,由于晶体管和频率的增加,这些芯片的功耗增加了很多,并且电流要求变得越来越高。

例如,两个CPU功率为70W,前者电压为3.3V,后者电压为1.8V。

然后,前者电流I = P / U = 70W / 3.3V = 21.2A;后者的电流I = P / U = 70W / 1.8V = 38.9A,几乎是前者的两倍。

在通过电容器的电流越来越高的情况下,如果电容器的ESR值不能保持在很小的范围内,则会产生更高的纹波电压(理想的输出直流电压应该是水平线,并且模式波电压是水平线上的峰值和谷值,因此鼓励工程师在设计中使用最小的ESR电容.ESR值和纹波电压之间的关系可用公式V = R(ESR)表示)×I。

在这个公式中,V表示纹波电压,R表示电容器的ESR,I代表电流。

随着内部热量越来越严重,ESR的电容越高,速度越快电解液干涸加速,形成恶性循环,导致电路故障。

可以看出,当电流增加时,即使ESR保持不变,纹波电压也会倍增,因此必须使用电容器具有较低的ESR值。

但是,某一等效串联电阻的存在也有一个很好的方面。

例如,在电压调节器电路中,存在某个ESR电容器。

当发生负载瞬变时,它将立即产生波动并触发反馈电路动作。

这种快速响应是以某种瞬态性能为代价获得的。

快速调节的能力,尤其是功率管的响应速度相对较慢,并且电容器的尺寸和容量受到严格限制。

这种情况在一些使用MOSFET作为调节管的三端稳压器或类似电路中更为常见。

使用太低的ESR电容会降低整体性能。

首先,引脚和电容器电极板的电阻可以忽略不计,因为它们非常小。

导致高ESR的两个常见因素是:1)电连接不良; 2)电解液的干燥。

对于1),可能会出现新旧电解电容器; 2)大多数都出现在旧的电解电容器上。

电连接不良的问题主要是由于连接在电容器内部的引脚不是铝金属材料,铝一直是不可焊接的材料。

对于铝电极板材料和铜销材料,电连接主要是通过所谓的“焊接”材料。

和机械压接。

但这两种方法都会产生更高的ESR。

随着电解质水分蒸发,ESR也增加。

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