ESR全称为Equivalent Series Resistance,中文意思为“等效串联电阻”,是指电容器内部所具有的电阻,在交流电路中可以影响滤波电容的效果。正常情况下,电容器内部的电阻是非常小的,但在实际应用中,由于电容器的制造工艺和材料质量等因素的影响,电容器内部便会产生一定的电阻,即ESR值。ESR值越小,电容器的性能越好,反之亦然。
在电源滤波电路中,我们通常会采用电解电容来过滤电源中的杂波信号,如果电解电容的ESR值较大,就会影响滤波效果,从而使得电源线上的杂波信号较高。此时,为了提高滤波效果,我们可以通过串联低ESR值的陶瓷电容进行补偿,从而达到更好的滤波效果。
测量电容器的ESR值可以使用专业的仪器,如LCR表,但这类仪器价格较高,而且不便携带,因此通常采用简易方法测量。测量方法如下:
(1)使用万用表选择正向电阻档,将电容器两端接到电阻档口。
(2)读数的单位为欧姆,注意要选择具有足够精度的万用表进行测量。
需要注意的是,这种简易方法只适用于电容器的ESR值较大的情况,并且测量值只能作为参考,不能作为精确值。
ESR值的大小受到多种因素的影响,如电容器内部结构、材料质量、使用环境等。其中,电容器内部结构是影响ESR值的主要因素。电容器内部通常由电解液、两极板和隔膜组成,而对ESR值产生影响的是两极板之间的接触电阻和导电体内部的电阻。
在实际应用中,通常使用的陶瓷电容的ESR值非常小,但这类电容器内部存在压电效应,会产生相对应的噪声信号,因此在高精度的应用场合中,需要选择电源中的滤波电容,陶瓷电容和滤波电容的组合来实现滤波效果的最优化。
在实际电路中,需要对电解电容的ESR进行补偿,以达到更好的滤波效果。补偿的方法通常采用串联多个电容器的方式,从而有效降低整体电容器的ESR值。具体的补偿方法有以下几种:
(1)采用两个电容器串联的方式,其中一个为电解电容,另一个为陶瓷电容,两者ESR值的差距巨大,因此能够产生很好的补偿效果。
(2)采用多个电容器串联的方式,其中至少一个电容器是低ESR值的陶瓷电容,以保证整体电容器的ESR值远低于电解电容本身的ESR值。
(3)采用并联多个电容器的方式,从而有效降低整体电容器的ESR值。但并联方式存在两个问题:一是电容器的带宽有限,不能滤去所有的杂波信号;二是电容器串联的电感会导致衰减。