似乎所有的硬件工程師談起電解電容的好壞的時(shí)候,最后總是少不了一句,要選擇ESR參數(shù)低一點(diǎn)的電容云云,公司采購員按這個(gè)要求去采購電容的時(shí)候,只能選擇好品牌,因?yàn)椴少弳T心里知道,好品牌的電容ESR參數(shù)才低,電解電容的ESR值從不標(biāo)示出來。作為開關(guān)電源的輸出整流濾波電容器,電容量往往是首要的選擇,鋁電解電容器的電容量完全可以滿足要求,而ESR則相對比較高??梢酝ㄟ^多只并聯(lián)的方法降低ESR。也可以選擇更大的電容量來降低ESR
ESR是高頻電解電容里面最重要的性能參數(shù)esr電容,很多電容供應(yīng)商都強(qiáng)調(diào)“LOWESR”這一性能特征,也就是ESR值很小的意思。那么,我們?nèi)绾握_理解LOWESR的實(shí)際意義呢?由于現(xiàn)在電子技術(shù)的發(fā)展,供應(yīng)給硬件的電壓正呈現(xiàn)越來越低的趨勢,例如FPGA、DSP、RAM系列的供電電壓都是很低,有的電路電壓小于2V,相比以前動(dòng)輒3、4V的電壓要低得多。但是,另一方面這些芯片由于晶體管和頻率爆增,需求的功耗卻是有增無減,因此按P=UI的公式來計(jì)算,這些設(shè)備對電流的要求就越來越高了。
比如在電腦主板上,例如兩顆功耗同樣是70W的CPU,前者電壓是3.3V,后者電壓是1.8V。那么,前者的電流就是I=P/U=70W/3.3V大約在21.2A左右。而后者的電流就是I=P/U=70W/1.8V=38.9A,達(dá)到了前者的近一倍。在通過電容的電流越來越高的情況下,假如電容的ESR值不能保持在一個(gè)較小的范圍,那么就會產(chǎn)生比以往更高的漣波電壓(理想的輸出直流電壓應(yīng)該是一條水平線,而漣波電壓則是水平線上的波峰和波谷)。
此外,即使是相同的漣波電壓,對低電壓電路的影響也要比在高電壓情況下更大。例如對于3.3V的MCU而言,0.2V漣波電壓所占比例較小,還不足以形成致命的影響,但是對用于1.8V供電的FPGA、DSP而言,同樣是0.2V的漣波電壓,其所占的比例就足以造成數(shù)字電路的判斷失誤。
那么ESR值與漣波電壓的關(guān)系何在呢?我們可以用以下公式表示:
V=R(ESR)×I
這個(gè)公式中的V就表示漣波電壓,而R表示電容的ESR,I表示電流??梢钥吹?,當(dāng)電流增大的時(shí)候,即使在ESR保持不變的情況下,漣波電壓也會成倍提高,采用更低ESR值的電容是勢在必行。這就是為什么如今的板卡等硬件設(shè)備上所用的電容,越來越強(qiáng)調(diào)低ESR的原因。
再說生產(chǎn)廠家為何不愿標(biāo)示出來ESR呢?
從電解電容器的生產(chǎn)工藝上考慮,電解液的電阻是鋁電解電容器等效串聯(lián)電阻(ESR)的主要部分。多數(shù)鋁電解電容器生產(chǎn)廠商是不給出ESR數(shù)據(jù)的主要原因主要是:相對于其它介質(zhì)的電容器,鋁電解電容器的ESR顯得太大。如1μF/16V的普通鋁電解電容器,其ESR一般在20Ω左右;100μF的鋁電解電容器,其ESR也是在1.5~2Ω之間。
試想,這樣的數(shù)據(jù)寫在數(shù)據(jù)手冊里肯定會影響應(yīng)用者的應(yīng)用鋁電解電容器的信心。因此,在某種以上說,應(yīng)用鋁電解電容器是一種無奈的選擇。會影響鋁電解電容器的應(yīng)用。
對于一般應(yīng)用的鋁電解電容器,多數(shù)鋁電解電容器生產(chǎn)廠商是不給出ESR數(shù)據(jù)的,對于開關(guān)電源用的低ESR鋁電解電容器或電容量比較大的插腳式鋁電解電容器則給出這個(gè)數(shù)據(jù)。
順便說說還有幾個(gè)電容參數(shù)也不標(biāo)示的原因
其實(shí),作為硬件工程師,總有這樣的感覺,電容的參數(shù),我們將其分為“顯性參數(shù)”和“隱性參數(shù)”。所謂“顯性參數(shù)”,就是印在電容表面的一些基本參數(shù),這些參數(shù)在我們看到一顆電容之后往往可以直接得知。例如電容的容量(比如“470μF”等等)、容量偏差范圍、耐溫范圍、電壓值(比如“16V”)。
所謂“隱性參數(shù)”,就是我們需要根據(jù)電容的型號來查詢的參數(shù)。例如我們常說的ESR值,如今已成為區(qū)別電容性能的重要參數(shù),而我們在電容上是看不到這個(gè)參數(shù)的,我們得去相關(guān)的網(wǎng)站通過電容的型號來查詢。和ESR相同命運(yùn)的類似的參數(shù)還有不少,其中包括如下一些:
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