电容ESR是个啥？说它是幕后英雄不为过

电容是一种容纳电荷的器件，其主要作用是对电能进行存储，并进行能量转换 。在学习电容相关知识时，大家可能会发现“ESR”这个词出现的比较频繁，但是从网络上又找不到关于这个词比较详尽的解释，所以资料看起来也只能一知半解。ESR是EquivalentSeriesResistance的缩写，翻译成中文就是“等效串连电阻”的意思。

从理论上来说，如果电容的性能近乎于完美，那么它自身是不会造成能量损失的。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连在一起，所以就起了个名字叫做“等效串连电阻”。

ESR的出现导致电容的行为背离了原始的定义。

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。

ESR是等效“串连”电阻，这意味着将两个电容串连，会增大这个数值，而并联则会减少之。

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。早期的卷制电感经常有很高的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，比如串连谐振等。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。

需要注意的是，如果电路中的故障是由ESR引发的话，那么想要查找出故障点是比较困难的，这点是因为在设计过程中，ESR的存在很容易被忽略。针对于此，在仿真时如果无法确定电容的参数，可在电容上添加小电阻来对受ESR影响的情况进行模拟。一般来说，钽电容ESR小于100毫欧，而铝电解电容会大于这个参数，更有甚者，其ESR高达数欧姆。