3种电容esr表的设计自作含esr电路图

电容ESR 表的设计制作 电容ESR表确实是检修电子设备、排除电路故障的强力工具和十分有用的好帮手。独乐乐不如众乐乐，根据本人掌握的知识和实际设计制作，在此对电容ESR表作全面介绍，以期能给广大电子爱好者提供有益的帮助，推动这一新型工具的普及应用。 1 电容ESR 表的特点 可能不少人都没听说过这种表。笔者以前也仅知道，专业仪器的LCR电桥可以测量电容的ESR。何为 ESR？测量电容的ESR有什么用？相信很多读者心中会有这样的疑问。为此，先进行简单的背景知识介绍。 一、背景知识介绍 1.电容的ESR ESR是英语 Equivalent Series Resistance的缩写，意为等效串联电阻。自身不会产生任何能量损耗的完美电容只存在于理论，实际的电容总是存在着一些缺陷。这个损耗，在外部的表现就像一个电阻跟电容串联在一起。另一方面，由于引线、卷绕等物理结构因素，电容内部还存在着电感成分。因此，实际电容的等效模型可以表示为图 1所示的模式。其中电容C为理想电容，R为等效串联电阻，即 ESR，L为等效串联电感，即 ESL。引入 ESR和 ESL，使得模型更接近于电容在电路中的实际表现。 图 1 实际电容的等效模型 图2 实际电容与理想电容的差别。斜直线为理想电容的阻抗曲线，呈 V字形的是实际电容的阻抗曲线。 图3 不同容量电容的阻抗特性曲线 ESR的存在，令电容的行为表现背离其原来的定义。比如说，理论上“电容两端的电压不能突变”，但实际上，ESR上会产生一定的压降，与突然施加的电流大小有关，令 电容不再遵循理论规律。又如，电容会因 ESR上的功耗而产生内部发热。笔者曾将两只早期生产的10μ F/ 16V高 ESR电解电容，正常地接到微型计算机开关电源的5V输出两端。由于此处高频脉动电压较大，电容内部损耗产生的热量加热内部气体，发出“吱吱”之声，竟在几秒内导致电容炸开，前后两次均是如此。 图 2、图 3显示了电容的实际阻抗特性。由于 ESR以及 ESL带来的影响，当频率上升到一定程度，即到了高频区，电容的阻抗不再遵从理论上的规律随频率的升高而降低。在图 2中的低频段，电容的容抗在起主要作用，基本上还遵从理想电容的规律。在中间频率段，本应是 ESL与 C共同谐振而呈现阻抗深谷，但有ESR的存在，改变了曲线的走向，换言之，ESR在这里起主要作用。在高频区，则是 ESL在起主要作用。 图4 不同材质电容随频率变化的ESR曲线。图中方框（顺序为光左右、后上下）列出了所测电容的品种和规格，200/6表示 20...