作者：Bill Schweber, EDN美国编辑
记得在学校时，我们从电气工程基础课上了解到，理想的电容是一个简单的基本电抗组件。它很容易用容抗来表达：
XC=1/(2π fC)
其中f是频率，C是电容值。然后，在一些(但不是全部)课程中，剥去理想的外衣之后，会了解到现实并不是那么简单。理想电容在现实世界中有一个重要参数，称为等效串联电阻(ESR)，它可以量化电容对RF电流的有效电阻RS。
ESR参数实际上受到多个因素的影响，包括电极和端子引线，以及电介质、板材料、电解质溶液等，所有这些都跟特定频率有关。如果从实际串联电阻、漏电电阻和介质损耗角度来看，ESR从一个仅与理想电容串联的电阻，变为更复杂的组件，如图1所示。请注意，实际的电容也会产生互补寄生自感，称为等效串联电感或ESL，但这又是另一回事了，这里先不讨论。
图1 理论电容(theoretical capacitor)是一个简单的电抗组件，但由于奥姆串联电阻、泄漏电阻和介质损耗，实际电容会带有等效串联电阻。(数据源：QuadTech)
为什么要担心ESR？对于基本的直流电路，ESR可能影响不大。但是，当设计开关电源或RF电路时，ESR显然会影响设计，以及电路的实际性能。ESR会移位并降低电容工作电路的谐振，以及电路的质量因子Q。ESR跟频率有关，显然也受到电容类型、材料、结构和电容值等诸多因素的影响，如图2所示。
图2 ESR受许多因素的影响，包括工作频率及电容材料和类型。(数据源：Murata)
ESR不仅仅影响电路性能，作为一个「电阻」，它还会产生热功耗P，这是流过电容的电流函数，用公式表示为P=I2RS。ESR不仅浪费电能(多数情况下由能源消耗和工作时间决定)，而且这种能耗会增加系统的热负荷，即使它不会给系统造成负担，也可能很快超出电容本身的热额定值。例如，一个基本的0.47μF电容在1GHz时的平均ESR约为0.1Ω，其功耗约为75mW，视电路和系统的具体情况，以及电容额定参数的不同，这样的功耗也许不算什么，但也可能影响重大。
显而易见的问题是如何确定ESR？对于大多数工程师而言，答案很明显：可以查看供货商的数据表参数，以及ESR与频率的关系图。信誉良好的供货商会提供详细的ESR规格，不仅标明数值，还会解释清楚它们是如何确定。
如果想自己测量ESR，这可不太容易。《微波(Microwave Journal)》杂志上有一篇题为「The Methods and Problems of Capacitor ESR Measurement(电容ESR测量的方法和问题)」的文章，详细介绍了可对ESR进行测量的长期且可接受的方式及其局限性，也提供了一个较为先进的技巧。不同供货商可能会使用不同的方法，无论尝试哪种方法，都需要考虑测试和仪器的许多细微之处，因为在处理GHz和更高频率的讯号和分量时总会遇到这种情况。
在设计中有没有因ESR过大而受到影响的情况？有没有试过深入研究你用过的某个特定电容ESR的详细情况，或试图自己测量ESR？请分享你的经历和想法。
(参考原文： Don't let ESR waste power and cook capacitors，by Bill Schweber)
文章转载自：edntaiwan