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代理商-ESR/ESL是怎么影响电容的
电容,两边加上电压,就能开始充电储存电荷。理想状态下,就是一个C:
可现实永远是残酷的,你会发现你所做的一切几乎都是和在这些非理想的问题作斗争。
ESR(EquivalentSeriesResistance)
如果你去看电容的datasheet,每个非理想电容都会有一个叫ESR的指标。顾名思义,电容本身会有一个等效串联电阻,那么电容的等效电路就变成了:
这个电阻一般有多大呢?通常是在100mΩ~1000mΩ不等,具体数值大小根据电容种类和电容值大小来定,这里先不细说,我会在之后比较不同电容的区别时详细讲解。
那么肯定会有人问这么小的串联电阻,会有什么大的影响么?不好意思,还真会有,在要求极其苛刻情况下还会把两个电容并联以减小ESR.比如LDO的outputcapacitor,如果这个ESR过大或者过小,很有可能会引起LDO的stability问题。
另一方面,当电容被用做电源的decouplingcap时,你希望的是这个R越小越好。当电容被用做的decouplingcap时,其作用是为了提供高频的电流供给。假如你的芯片电源会有一个非常短暂的100mA的peakcurrent,而且这个电流几乎是你的decouplingcap来提供的,如果你的电容ESR有1Ω,想象一下100mA的电流流过这个电阻,到达另一端的时候,已然有了100mV的压降了。
所以一句话:通常情况下,你希望这个电阻越小越好。除了用于例如LDO的输出电容,ESR的大小会影响到LDO的稳定性,但这个问题说来话长,有机会单独开一篇细讲。
说完R,我们来讲讲L.
ESL(EquivalentSeriesInductance)
很多情况下这是一个往往被人忽略的一个指标,你经常会看到ESR的spec,很多电容的datasheet往往都没有ESL这个spec在里面。但是随着信号频率的越来越高,ESL是完全不能被忽视的。既然如此,电容的等效电路又要变成这样:
ESL主要影响的是电容的高频特性。通常这个ESL是很小的,即便如此,当信号的频率高到一定程度,这个L的阻抗会变得不可忽略,当频率继续升高,Z_{L}会逐渐的变大,因此电容就开始逐渐的开始看起来像一个电感。同样的情况,decouplingcap其中一个重要的作用是用来提供瞬时的大电流的,而这里的L会尝试阻止电流的瞬时变化,因而如果ESL太大,会使得decouplingcap的作用大大降低,尤其是在高频的情况下。
上图来自:
通常情况下,当你打开一个电容的datasheet,你会找到如上图所示的一个电容阻抗v.s.频率的一个图表。这张图清楚的表示了ESR和ESL是如何改变理想电容的阻抗v.s.频率的曲线的.