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关于电解电容ESR的问题

似乎当所有的硬件工程师谈论电解电容器的质量时,总是有一句话要选择ESR参数较低的电容云云,公司买家按照这个要求购买电容,只能选择好品牌,因为买家知道,好品牌的电容ESR参数低,电解电容ESR从不标出值。作为开关电源的输出整流滤波电容器,电容量往往是首要的选择,铝电解电容器的电容量完全可以满足要求,而ESR相对较高。通过多个并联可以减少ESR。也可以选择更大的电容来减少ESR ESR它是高频电解电容中最重要的性能参数,许多电容供应商强调LOWESR这种性能特征,即ESR值很小。那么,我们如何正确理解呢?LOWESR实际意义呢?由于电子技术的发展,供应硬件的电压呈现出越来越低的趋势,如FPGA、DSP、RAM系列电源电压很低,有些电路电压小于2V,相比以前动辄3、4V电压要低得多。然而,另一方面,由于晶体管和频率的爆炸性增加,这些芯片所需的功耗增加,因此P=UI这些设备对电流的要求越来越高。 例如,在计算机主板上,两个功耗也是70W的CPU,前者电压是3.3V,后者电压是1.8V。然后,前者的电流是I=P/U=70W/3.3V大约在21.2A左右。后者的电流是I=P/U=70W/1.8V=38.9A,前者的近一倍。如果电容器的电流越来越高,ESR如果值不能保持在较小范围内,则会产生比以前更高的涟波电压(理想的输出直流电压应为水平线,涟波电压为水平线上的峰谷)。 此外,即使是相同的涟波电压对低压电路的影响也大于高压电路。例如,3.3V的MCU而言,0.2V涟波电压所占比例较小,不足以形成致命影响,但对于1.8V供电的FPGA、DSP同样是0.2V涟波电压的比例足以导致数字电路的误判。 那么ESR值与涟波电压有什么关系?我们可以用以下公式来表示: V=R(ESR)×I 该公式中的V表示涟波电压,R表示电容ESR,I表示电流。即使在电流增加的时候,也可以看到ESR在保持不变的情况下,涟波电压会成倍增加,用更低ESR电容值势在必行。这就是为什么硬件设备上使用的电容器,如板卡,越来越强调低ESR的原因。 再来说说厂家为什么不想标出来。ESR呢? 考虑到电解电容器的生产工艺,电解液的电阻是铝电解电容器等效串联电阻(ESR)主要部分。大多数铝电解电容器制造商不给出它ESR数据的主要原因是铝电解电容器与其他介质相比ESR显得太大。如1μF/16V普通铝电解电容器ESR一般在20Ω左右;100μF铝电解电容器,它ESR也是在1.5~2Ω之间。 想象一下,这些数据写在数据手册中肯定会影响应用程序对铝电解电容器的信心。因此,在上述情况下,铝电解电容器的应用是一个无助的选择。它会影响铝电解电容器的应用。 大多数铝电解电容器制造商不给一般使用的铝电解电容器ESR对于开关电源的低数据,ESR铝电解电容器或电容量大的插脚式铝电解电容器给出此数据。 顺便说一句,还有几个电容参数没有标记的原因 事实上,作为一名硬件工程师,我们总是觉得电容器的参数分为显性参数和隐性参数。所谓的显性参数是印在电容器表面的一些基本参数,通常可以在我们看到电容器后直接知道。例如,电容器的容量(例如470μF”等等)、容量偏差范围、耐温范围、电压值(比如“16V”)。 所谓隐性参数,就是我们需要根据电容的型号来查询的参数。比如我们常说的ESR值现在已经成为区分电容性能的重要参数,我们在电容上看不到。我们必须通过电容的型号到相关网站查询。ESR有许多类似的命运参数,包括以下几个: 1.额定纹波电流值;额定纹波电流将在其中ESR铝电解电容器因损耗而加热,这种加热限制对纹波电流的限制是额定纹波电流值。将铝电解电容器额定寿命时间的最大纹波电流值定义为最高工作温度。对于一般使用的铝电解电容器,大多数铝电解电容器制造商不提供额定纹波电流数据,开关电源较低ESR铝电解电容器或电容量比较大的插脚式铝电解电容器则给出这个数据。 2.能承受的涟波电流值;上面已经解释过了。 3.损失角的正切(TAN);相当于无功功率与有功功率的比值,与电容器的质量和热量有关,电容器性能越小越好。 4.泄漏电流值;无论绝缘体有多大,总会有细微的电流泄漏电容器,代表具体泄漏量。该参数的制造商不想详细说明。 5.ESL等效电感;等效电感ESL经常会成为ESR部分,还有ESL还会引起一些电路故障,如串联谐振。但相对容量而言,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作为除容量外的主要参考因素。 因此,大多数铝电解电容器制造商没有给出结果ESR数据的主要原因是铝电解电容器与其他介质相比ESR看起来太大了(除了日本个别公司的电容)。在世界上许多铝电解电容器制造商中,可以给出铝电解电容器等效串联电阻(ESR)很少。有的没有这方面的数据(比如国内很多铝电解电容器厂家),有的需要技术保密,当然也有自己生产的铝电解电容器的感觉ESR价值太大,太害羞,宣布有害。

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