【转】ESL和ESR的基本認識

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  ESL(寄生电容)一般是指电感,电阻,芯片引脚等在高频情况下表现出来的电容特性。实际上,一个电阻等效于一个电容,一个电感,和一个电阻的串连,在低频情况下表现不是很明显,而在高频情况下,等效值会增大,不能忽略。在计算中我们要考虑进去。ESL就是等效电感,ESR就是等效电阻。不管是电阻,电容,电感,还是二极管,三极管,MOS管,还有IC,在高频的情况下我们都要考虑到它们的等效电容值,电感值。

      寄生的含义就是本来没有在那个地方设计电容,但由于布线构之间总是有互容,互感就好像是寄生在布线之间的一样,所以叫寄生电容。ESL是英文缩写:equivalent serial inductance(L),即等效串连电感。一般来说在低频段,器件的管脚引线以及PCB布线都可以等效为无阻抗的,但是高频段,这些东西开始呈现出电感的特性,频率越高,阻抗也开始增大,所以抽象为等效串连电感。

  ESL就是等效电感. 一只电容器会因其构造而产生各种阻抗、感抗,比较重要的就是ESR等效串联电阻及ESL等效串联电感—这就是容抗的基础。电容器提供电容量,要电阻干嘛?故ESR及ESL也要求低…低;但low ESR/low ESL通常都是高级系列。 ESR的高低,与电容器的容量、电压、频率及温度…都有关连,当额定电压固定时,容量愈大 ESR愈低。有人习惯用将多颗小电容并接成一颗大电容以降低阻抗,其理论是电阻并联阻值降低。但若考虑电容接脚焊点的阻抗,以小并大,不见得一定会有收获。 反过来说,当容量固定时,选用高WV额定电压的品种也能降低 ESR;故耐压高确实好处多多。频率的影响:低频时ESR高,高频时ESR低;当然,高温也会造成ESR的提升。 串联等效电阻ESR的单位是mΩ,高级系列电容常是low ESR及low ESL。若比较低内阻及低漏电流两种特性,则低内阻容易达成,故标示low ESR的电容倒很常见。ESR与损失角有关联,ESR=tanδ/(ω×Cs),Cs是电容量。 有时电容器规格上会有Z,它与ESR的意义不同,但Z的计算示与ESR有关,同时也考虑到容抗及感抗,是真正的内阻。刚才提到电容的ESR单位是mΩ,那是指大电容,若是220μF小容量电容,其ESR单位就不是mΩ而是Ω。

分类: 模擬電子

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### 电容的ESRESL定义及作用 #### ESR(Equivalent Series Resistance,等效串联电阻) ESR是电容器内部等效串联的一个电阻值,它表示电容器在实际应用中表现出的阻抗特性。ESR主要由电容器内部的导体电阻、电解液电阻以及接触电阻组成[^1]。 低ESR的电容通常具有更好的高频性能,能够更有效地滤除高频噪声,并减少功率损耗。ESR的高低与电容器的容量、电压、频率及温度等因素相关联。例如,在固定额定电压的情况下,电容器容量越大,其ESR越低;而在高频条件下,ESR通常较低[^3]。此外,ESR还与损耗角正切(tanδ)有关,计算公式为: \[ \text{ESR} = \frac{\tan\delta}{\omega \cdot C_s} \] 其中,\( C_s \) 是电容量,\(\omega\) 是角频率[^2]。 #### ESL(Equivalent Series Inductance,等效串联电感) ESL是指电容器内部等效串联的一个电感值,它是由于电容器引线、极板其他结构中的寄生电感引起的[^1]。ESL的存在会导致电容器在高频条件下的性能下降,因为感抗会随着频率增加而增大。ESL的主要作用是在高频条件下限制电流的变化率,从而影响电容器的滤波效果。对于需要处理高频信号的应用场景,选择低ESL的电容器是非常重要的。 #### ESRESL的作用 - **ESR的作用**:ESR决定了电容器的能量损耗程度,较高的ESR会导致更多的功率损耗发热问题。在电源滤波、去耦等应用场景中,低ESR电容器可以提供更稳定的电压输出,并有效抑制纹波噪声。 - **ESL的作用**:ESL主要影响电容器在高频条件下的表现。当频率升高时,感抗 \( X_L = 2\pi f L \) 会显著增加,导致电容器的阻抗上升,从而削弱其滤波能力。因此,在高频电路设计中,选择低ESL的电容器尤为重要[^4]。 ```python # 示例代码:计算电容器的阻抗 import math def calculate_impedance(capacitance, frequency, esl=0, esr=0): """ 计算电容器的总阻抗(Z),考虑ESRESL的影响。 :param capacitance: 电容量(单位:F) :param frequency: 频率(单位:Hz) :param esl: 等效串联电感(单位:H) :param esr: 等效串联电阻(单位:Ω) :return: 总阻抗(单位:Ω) """ omega = 2 * math.pi * frequency reactance_c = -1 / (omega * capacitance) reactance_l = omega * esl impedance = math.sqrt(esr**2 + (reactance_c + reactance_l)**2) return impedance # 示例参数 capacitance = 220e-6 # 220μF frequency = 100e3 # 100kHz esl = 1e-6 # 1μH esr = 0.1 # 0.1Ω result = calculate_impedance(capacitance, frequency, esl, esr) print(f"电容器的总阻抗为:{result:.2f} Ω") ```
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