最近公司 项目里，有用到，钽电容，和普通电容的选型工作。就是在TI的推荐原理图中，更改，几个元器件。

最终的结果是，受到封装的限制，没有改成。但是结论是可以的。过程中，查了相关的资料。

本着严肃，认真，有理有据的原则，对电容再次做了深入的了解。 本文是对某些文章的部分摘抄，并且备忘。

2016年8月。

ESR

什么是ESR:

你可以直接把它看做电容的内阻，或者你可以认为是有一个电阻和它串联在一起。这个电阻就是ESR。

一个理想的电容应该是没有loss的，同时，它的ESR应该为0，它应该呈现完美的容性。它对交流信号的相位（phase）应该是没任何影响的。。。唯独不应该的，这是个真实世界，没那么完美的玩意。真实的电容，除了有ESR特性外，还有ESL特性（感性）。

这里我们说说ESR，因为。。。好吧，是因为我对ESL了解还不多。。。

       还是略微提下吧，对于ESL，有这么一段话：ESL经常会成为ESR的一部分，并且ESL也会引发一些电路故障，比如串连谐振等。但是相对容量来说，ESL的比例太小，出现问题的几率很小，再加上电容制作工艺的进步，现在已经逐渐忽略ESL，而把ESR作为除容量之外的主要参考因素了。

        开讲ESR。其实总结为一句话，ESR越大，在电容上浪费的能量就越多。

         发热量Q=I²*R。R即ESR。

         电容的品质因数Q值计算方法为：Q=Xc/R。（Q值是损耗正切角的倒数）

         其中容抗Xc=1/wc=1/（2*π*f*c），R为ESR。

         明显的R增大，Q是减小的。

          一般用某一频率下，

         电容器损耗功率(有功功率)与电容器存储功率(无功功率)之比来表示，定义为损耗角正切(tgδ)。Q值相当于tgδ值的倒数。

         而Q的倒数就是闻名遐迩的D tan(δ)(损耗角因数)，也就是tan(δ)=ESR/Xc。。。于是乎，ESR越大，tan(δ)就越大，浪费电越多。。。又说回去了。。。

     Q值为品质因素，D 值为损耗角因素，也叫TAN&损耗角。Q值相当于D值的倒数，因此二者是成反比关系的。它们是衡量电容器的主要参数，Q值越高，其损耗越小，效率越高。
    一般电解电容器因为内阻较大故D值较高, 其规格视电容值高低决定, 为0.1-0.24以下. 塑料薄膜电容器则D值较低, 视其材质决定为0.001-0.01以下. 陶瓷电容器视其材质决定, Hi-K type 及S/C type为0.025以下. T/C type其规格以Q值表示需高于400-1000.

好吧，考虑ESR对我们设计有什么用呢？看下面一段话：

主板上的每个电容，设计时一般是按最大负载时的工作情况来设计的，因此，在大多数情況下，只要更换和原电容参数值相等的电容即可，当然，如果追求超频性或稳定性，可以适当提高一些。ATTENTION！这里有个误区：原参数值指的主要是什么？大多数人可能以为是电容的容量。其实你错了。在高频开关电源中，决定电容取值的主要参数是耐压及ESR（等效串联电阻），而不是容量。电容的容量，只在信号发生、高通、低通、带通等几类电路中有意义，而在滤波方面并沒起多大作用。电源的稳定性，主要体现在纹波电压的大小，一般情況，CPU的供电要求在输出最大负载电流时，纹波电压低于100mV，最大负载电流可以这样计算：

假如某CPU的最大功耗为90W，核心电压为1.5V，那么最大负载电流为：90W/1.5V=60A
假设最大纹波电压为100mV,则要求电容的ESR值:ESR ＜ 100mV/60A=1.66mΩ

这样的啊，如果我们选用NCC的KZG系列1500uF/6.3V的电容来做滤波，查PDF文档得知,该电容的ESR值＝26 mΩ,这样就至少需要16只电容(26 mΩ/16=1.625 mΩ)才能胜任滤波的工作；如果改为KZG系列3300uF/6.3V的，其ESR值=12 mΩ，那么只需要8只电容即可(12 mΩ/8=1.5 mΩ)； 如果选用NCC的PS系列固体电容会怎么样呢？2.5V/1500uF的，查PDF文档得知，其ESR值为8mΩ,4V/820uF的ESR同样为8 mΩ，因为CPU的核心电压仅为1.5V，所以这两款电容均能胜任，经计算，只需5只固体电容即可胜任此工作。(8 mΩ/5=1.6 mΩ)。现在知道，为什么老式的主板采用上千uF的铝电解电容，而新式的主板只采用几百uF的固体电容了吧。也知道，为什么有时换了比原容量大几倍的，仍然不能保证系统稳定的真正原因了吧.
看完这段文章，我想大家也能够为自己的主板选择合适的电容了吧（只要耐压大于供电电压， ESR小于原电容的标称值即可，容量大小是不需考虑的的。）

怎样理解上面的问题呢？我们再举一个例子：

例如，两颗功耗同样是70W的CPU，前者电压是3.3V，后者电压是1.8V。那么，前者的电流就是I=P/U=70W/3.3V大约在21.2A左右。而后者的电流就是I=P/U=70W/1.8V=38.9A，达到了前者的近一倍。在通过电容的电流越来越高的情况下，假如电容的ESR值不能保持在一个较小的范围，那么就会产生比以往更高的纹波电压（ripple voltage) （理想的输出直流电压应该是一条水平线，而纹波电压则是水平线上的波峰和波谷）。对于3.3V的CPU而言，0.2V涟波电压所占比例较小，还不足以形成致命的影响，但是对于1.8V的CPU而言，同样是0.2V的纹波电压，其所占的比例就足以造成数字电路的判断失误。

那纹波电压（电流）和ESR有嘛关系？

Ur=ESR*Ir

而在开关电源输出端，随着开关频率的低到高纹波电流一般是负载电流的20％~40%。如果负载8A时，纹波电流应该是1.6~3.2A。单颗电容的纹波特定温度频率下电流参数是1～2A。所以8A的负载要有3颗电容并联。
对于电容的纹波电流跟频率和温度有关系，一般电解电容都有一个频率和温度的纹波电流补偿系数。所以在较高温度下纹波电流会减小，较高频率下，纹波电流会增加。

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