What is the difference between ESR and DCR?

文章讨论了电感器中的两种电阻来源——直流电阻(DCR)和交流电阻(ESR)。ESR是DCR与AC电阻之和,AC电阻主要由铜的涡流损失、邻近效应和Skin效应引起。频率和线径对AC电阻有显著影响,线径增加时,AC电阻也会增加。当电感器接近磁饱和时,其电感量会下降。

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https://electronics.stackexchange.com/questions/594519/what-is-the-difference-between-esr-and-dcr

An inductor has two sources of resistance (real part), DC and AC.
The ESR your LCR meter is measuring is DC + AC resistances.

DC resistance is what you measure using a DC ohmmeter (most DMMs use DC).

AC resistance is due to copper eddy losses due proximity effect (due to magnetic field induced by adjacent conductors) and skin effect (due to magnetic field around the conductor). There is also loss due to the core, but that usually will be low when when measuring with low level signals. Below 1 MHz, skin effect losses are generally insignificant and proximity effect losses will dominate. Proximity effect losses are proportional to f r e q u e n c y 2 frequency^2 frequency2 and w i r e _ d i a m e t e r 4 wire\_diameter^4 wire_diameter4. An odd thing comes out of the equations which says that the AC resistance increases as the wire diameter increases. Experiments I have done show this to be true. If operating at a single frequency, there is an optimal wire diameter which minimizes AC+DC resistance. The equations and references for proximity effect can be found in this post.

[Edit] DC current through the inductor affects the inductance. When you get close to saturation of the core, the inductance will trend downwards. The inductance versus DC current is sometimes shown as a graph in data sheets.

<think>好的,我现在要帮助用户理解电感中ESRDCR的区别与联系。首先,我需要回顾一下已有的知识,并结合用户提供的引用资料来构建一个清晰的回答。 用户提供的引用中,引用[1]提到DCR与电感感值、尺寸的关系,以及磁屏蔽的影响。引用[2]解释了ESR包括直流和交流部分的电阻,而DCR是直流电阻。引用[3]讨论了DCRESR对效率的影响,以及它们在不同工作条件下的主导作用。引用[4]涉及开关频率对设计的影响,可能与ESR的频率依赖性有关。 首先,我需要明确DCRESR的定义。DCR是直流电阻,也就是电感在直流电流下的电阻,主要产生传导损耗。而ESR是等效串联电阻,包含直流电阻(DCR)和由交流效应引起的电阻(如涡流损耗、磁芯损耗等)。根据引用[2],ESRDCR加上交流电阻的总和。这一点是关键区别。 接下来是两者的联系。在低频时,ESR主要由DCR构成,但随着频率升高,交流分量变得显著。引用[3]提到,ESR随频率增加而提高,而DCR是固定的。因此,在高频应用中,ESR的影响更大,而在大电流直流情况下,DCR的影响更明显。 需要解释它们对电路效率的影响。DCR在输出电流大时导致传导损耗,影响效率;而ESR在开关频率高时,即使电流较小,也会因为高频损耗影响效率。引用[3]中的例子说明这点,所以需要强调应用场景不同,主导因素不同。 此外,引用[1]提到电感的尺寸、感值和磁屏蔽如何影响DCR,这可能间接影响ESR,因为DCRESR的一部分。但ESR还受其他因素如频率、材料等影响。引用[4]关于开关频率的重要性也与此相关,因为频率会影响ESR的交流部分。 用户可能还想知道如何在实际中选择合适的电感,因此需要结合DCRESR的参数,根据应用的工作频率和电流情况来权衡。例如,高频应用需关注低ESR,而大电流应用需低DCR。 最后,生成相关问题需要考虑用户可能进一步的问题,比如如何测量这两个参数,或者在不同拓扑结构中的影响差异等。</think>### 电感 ESRDCR 的区别与联系 #### 1. **定义区别** - **DCR (直流电阻)** 指电感在直流电流下的电阻值,仅由导体材料的欧姆特性决定。例如,电感线圈导线的铜损直接体现为DCR[^1]。 - **ESR (等效串联电阻)** 包含电感在交流工作时的全部损耗,包括直流电阻(DRC)、磁芯损耗(如涡流损耗、磁滞损耗)和高频趋肤效应引起的附加电阻[^2][^3]。数学表示为: $$ ESR = DCR + R_{AC} $$ 其中 $R_{AC}$ 是交流频率相关的损耗分量。 #### 2. **物理来源差异** - **DCR** 是固定参数,仅与导体材料、长度、截面积相关。 - **ESR** 是动态参数,随工作频率变化: - 低频时,$R_{AC}$ 可忽略,ESRDCR; - 高频时,$R_{AC}$ 显著增加(如磁芯损耗与频率平方成正比)[^4]。 #### 3. **对电路性能的影响** | 参数 | 主导场景 | 损耗类型 | 效率关联性 | |--------|------------------------|----------------|--------------------| | **DCR** | 大电流直流或低频应用 | 传导损耗 | 高输出电流时显著 | | **ESR** | 高频开关或小电流应用 | 开关损耗 | 高频工作时占主导 | **示例**: - 在Buck电路中,若输出电流为5A,DCR过大会直接导致发热;若开关频率为2MHz,ESR会显著影响纹波和效率。 #### 4. **设计中的权衡** - **低DCR优化**:需增大导线截面积(导致电感体积增加)或使用低电阻率材料[^1]。 - **低ESR优化**:需选择高频特性好的磁芯(如铁氧体)或降低工作频率。 #### 5. **测试与参数关系** - DCR可通过万用表直接测量(直流条件)。 - ESR需用LCR表在特定频率下测量,且Q因子(品质因数)与ESR成反比: $$ Q = \frac{X_L}{ESR} $$ 其中 $X_L = 2\pi f L$ 为感抗。 ---
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