不能說(shuō)的秘密：鋁電解的ESR為何總是羞答答？
小易說(shuō)：鋁電解電容是僅次于MLCC的第二大電容門(mén)類(lèi)，歷史悠久，應(yīng)用廣泛，全球預(yù)估的鋁電解市場(chǎng)容量大約為50億美金上下起落。今天老司機(jī)我們來(lái)一起聊聊它。
當(dāng)前有一個(gè)尷尬現(xiàn)象：對(duì)照鉭電容、MLCC、薄膜電容等品種，鋁電解電容在規(guī)格書(shū)上很少標(biāo)注ESR這個(gè)基本參數(shù)。
很多電源工程師談起電解電容時(shí)都會(huì)說(shuō)要選擇ESR參數(shù)低一點(diǎn)的電容，但采購(gòu)人員若按這個(gè)要求去采購(gòu)電容，則只能選擇好品牌，因?yàn)樵诓粯?biāo)示ESR參數(shù)和溫度特性的情況下，只有大品牌才可能做出ESR參數(shù)低的電容。
ESR值的意義
ESR是高頻電解電容里面最重要的性能參數(shù)，很多電容供應(yīng)商都強(qiáng)調(diào)“LOW ESR”這一性能特征，那么我們?nèi)绾握_理解LOW ESR的意義呢？
由于現(xiàn)在電子技術(shù)的發(fā)展，供應(yīng)給硬件的電壓正呈現(xiàn)越來(lái)越低的趨勢(shì)（例如FPGA、DSP、RAM系列）。但另一方面這些芯片由于晶體管和頻率爆增，需求功耗有增無(wú)減，因此按P=UI的公式來(lái)計(jì)算，這些設(shè)備對(duì)電流的要求就越來(lái)越高了。
比如在電腦主板上，兩顆功耗同樣是70W的CPU，前者電壓是3.3V，后者電壓是1.8V。那么前者的電流就是I=P/U=70W/3.3V大約在21.2A左右。而后者的電流就是I=P/U=70W/1.8V=38.9A，達(dá)到了前者的近一倍。
在通過(guò)電容的電流越來(lái)越高的情況下，假如電容的ESR值不能保持在一個(gè)較小的范圍，那么就會(huì)產(chǎn)生比以往更高的漣波電壓(理想的輸出直流電壓應(yīng)該是一條水平線，而漣波電壓則是水平線上的波峰和波谷)，這也就是為什么大部分人希望電容的ESR值小一些。
原廠為何不標(biāo)ESR值？
從鋁電解電容器的生產(chǎn)工藝上考慮，電解液的電阻是鋁電解電容器等效串聯(lián)電阻(ESR)的主要部分。多數(shù)鋁電解電容器生產(chǎn)廠商不給出ESR數(shù)據(jù)的主要原因是相對(duì)于其它種類(lèi)的電容器，鋁電解電容的ESR顯得太大。如1μF/16V的普通鋁電解電容，其ESR一般在20Ω左右；100μF的鋁電解電容，其ESR也是在1.5～2Ω之間，而MLCC的ESR值，通常是mΩ級(jí)。
試想，如果這樣的數(shù)據(jù)寫(xiě)在數(shù)據(jù)手冊(cè)里，肯定會(huì)影響工程師選擇鋁電解電容的信心。而對(duì)于一般應(yīng)用的鋁電解電容，多數(shù)生產(chǎn)廠商是不給出ESR數(shù)據(jù)的，但對(duì)于開(kāi)關(guān)電源用的低ESR鋁電解電容，或電容量比較大的插腳式鋁電解電容，則有時(shí)候給出這個(gè)數(shù)據(jù)。
其實(shí)，硬件工程師總有這樣的感覺(jué)：電容的參數(shù)，我們將其分為“顯性參數(shù)”和“隱性參數(shù)”。所謂“顯性參數(shù)”，就是印在電容表面的一些基本參數(shù)，這些參數(shù)在我們看到一顆電容之后往往可以直接得知。例如電容的容量(比如“470μF”等等)、容量偏差范圍、耐溫范圍、耐壓值(比如“16V”)。
所謂“隱性參數(shù)”，就是我們需要根據(jù)電容的型號(hào)來(lái)查詢(xún)的參數(shù)。例如我們常說(shuō)的ESR值，如今已成為區(qū)別電容性能的重要參數(shù)，而我們?cè)陔娙萆鲜强床坏竭@個(gè)參數(shù)的，我們得去相關(guān)的網(wǎng)站查找電容的產(chǎn)品規(guī)格書(shū)來(lái)確認(rèn)出來(lái) 。
其他沒(méi)被標(biāo)出的參數(shù)
和ESR值一樣，不標(biāo)注出來(lái)的鋁電解的隱性參數(shù)還真有不少，例如：
1.額定的紋波電流值，其定義為：在最高工作溫度下可以確保鋁電解電容的額定壽命時(shí)間的最大紋波電流值。對(duì)于一般應(yīng)用的鋁電解電容器，多數(shù)鋁電解電容器生產(chǎn)廠商是不給出額定紋波電流數(shù)據(jù)的，對(duì)于開(kāi)關(guān)電源用的低ESR鋁電解電容器或電容量比較大的插腳式鋁電解電容器則給出這個(gè)數(shù)據(jù)。
2.損耗角的正切(TAN)，相當(dāng)于無(wú)功功率和有功功率的比值，這個(gè)值跟電容的品質(zhì)以及發(fā)熱量有關(guān)系，這個(gè)值越小電容性能越好。
3.體漏過(guò)的多少。
4.ESL等效電感，等效電感ESL經(jīng)常會(huì)成為ESR的一部分，并且ESL也會(huì)引發(fā)一些電路故障，比如串連諧振等。但相對(duì)容量來(lái)說(shuō)，ESL的比例太小，出現(xiàn)問(wèn)題的幾率很小，再加上電容制作工藝的進(jìn)步，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸忽略ESL，而把ESR作為除容量之外的主要參考因素了。
總結(jié)起來(lái)，多數(shù)鋁電解電容生產(chǎn)廠商不給出ESR數(shù)據(jù)的主要原因是：相對(duì)于其它種類(lèi)的電容器，鋁電解電容的ESR顯得太大(個(gè)別的日本廠商除外)。在全球眾多鋁電解電容生產(chǎn)廠商中，能給出其生產(chǎn)的鋁電解電容的等效串聯(lián)電阻(ESR)很少。有的是沒(méi)有這方面的數(shù)據(jù)(如國(guó)內(nèi)眾多鋁電解電容器生產(chǎn)廠家)，而有的則是技術(shù)保密的需要。
文章 / 穎特新老司機(jī)
圖片 / 網(wǎng)絡(luò)
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2018-01-05
