在理想狀況下，電容器可被設(shè)計成無電阻的樣式，然而，這在物理學(xué)上是不可能實現(xiàn)的，因為任何電容器都有某種類型的內(nèi)阻與其形成類似串聯(lián)的存在，這就是等效串聯(lián)電阻(ESR)。其阻值會因電容器而異，具體取決于各項因素，包括所用的電介質(zhì)材料、工作頻率、漏電流以及電容器的質(zhì)量和可靠性。如圖1所示的兩個圖表顯示了基于兩種不同電介質(zhì)的具有不同容值的多個電容器隨著工作頻率的變化其ESR值的變化。

圖1. 第一幅圖中的電容器基于I類電介質(zhì)C0G/NP0, 第二幅圖基于II類電介質(zhì)X7R（圖表源自樓氏電容KPD）。

在某些情況下，電容器的ESR值可能非常小，對于一些簡單的設(shè)計或低頻應(yīng)用而言可以忽略不計；然而，在另一些大功率或高頻應(yīng)用中，在計算總阻抗時考慮ESR值對于保證運行效率或規(guī)避潛在失效風(fēng)險則至關(guān)重要。接下來讓我們就此做一些詳細(xì)了解。

了解應(yīng)用的自諧振頻率

首先，要想確保電容器在電阻最小的點運行，了解電路的自諧振頻率（SRF）十分重要。SRF是電容器阻抗最小的點，在該點上，ESR是影響電容器總損耗的唯一因素。在低頻時，極化延遲造成的電介質(zhì)損耗是阻抗的主要因素。當(dāng)頻率高于SRF時，寄生電感開始主導(dǎo)電路運行，這會造成電容器過熱并可能導(dǎo)致失效。由于ESR依賴于工作頻率，因此SRF也會受到工作頻率的影響，如圖2所示。

圖2.阻抗如何隨著工作頻率增加而變化的圖示。

使用低損耗、高Q值的MLCC將高頻電路的ESR值最小化

一般來說，在相同的容值和額定電壓下，鋁電容和鉭電容的ESR值比陶瓷電容器高（表1）。

表1. 基于不同電介質(zhì)材料的電容器的"典型"ESR值。

如圖所示，在通常情況下多層陶瓷電容器（MLCC）是高頻或大功率應(yīng)用的最佳選擇。在這類應(yīng)用中使用低ESR的MLCC，可將容值損耗降至最低，并提高電源的運行效率和穩(wěn)定性，同時降低紋波電壓的輸出。

作為高可靠性多層陶瓷電容（MLCC）的專業(yè)制造商，樓氏電容（KPD）深諳ESR對這些大功率或高頻率電路的影響以及Q值的重要性，并且明白由于ESR值會隨著設(shè)備工作頻率的變化而變化，因此不可能僅憑一款超低ESR電容器來滿足所有應(yīng)用需求。因此，我們研發(fā)制造了一整個系列的超低ESR的II類陶瓷電介質(zhì)（BX或X7R，取決于芯片尺寸）產(chǎn)品，系列產(chǎn)品均具備高容積效率，并且壓電效應(yīng)可以忽略不計，可在大功率寬帶耦合和開關(guān)電源等嚴(yán)苛環(huán)境下安全工作。以下兩個圖表分別顯示了基于三種不同電介質(zhì)材料的電容器的ESR值與容值和Q值與容值的關(guān)系（圖3）。

圖3. 樓氏電容制造的性能可靠的超低ESR電容器產(chǎn)品系列

總體而言，具有低ESR的電容器散熱較少，可以防止MLCC過熱，從而規(guī)避電容器的失效風(fēng)險。如果您設(shè)計的電路需要在大功率或高頻率下工作，任何附加電阻都可能對電路產(chǎn)生負(fù)面影響，選用超低ESR多層陶瓷電容（MLCC）是確保應(yīng)用可靠運行的必要因素。

文章來源： Knowles樓氏電容

審核編輯 黃宇