當(dāng)今的射頻功率應(yīng)用需要對等效串聯(lián)電阻（ESR）和品質(zhì)因子（Q）有充分了解

作為電路設(shè)計(jì)的基本因素，等效串聯(lián)電阻（ESR）是對與電容器串聯(lián)的所有非理想電阻的測量。當(dāng)多層陶瓷電容器（MLCC）處于交流電壓下有電流通過時(shí)，其本身由于ESR等造成的損耗會產(chǎn)生熱量，這在當(dāng)今更復(fù)雜、更小的電路系統(tǒng)中會造成各種性能及可靠性問題。

同樣，品質(zhì)因子（Q）也是衡量MLCC的重要參數(shù)。和ESR一樣，品質(zhì)因子與頻率有關(guān)，并且難以在整個(gè)頻率范圍內(nèi)進(jìn)行準(zhǔn)確測量。同時(shí)相關(guān)測量工作需要對所提供的數(shù)據(jù)加以驗(yàn)證，因此直接比較不同公司提供的數(shù)據(jù)相當(dāng)麻煩。

然而，有一點(diǎn)是肯定的——測量值在很大程度上依賴于導(dǎo)體板、絕緣材料、端頭等方面的電阻情況。ESR值越高，電容器的能量損耗就越大——參考以下方程式：

其中Rs是等效串聯(lián)電阻ESR（單位為歐姆），DF是耗散因子，Xc是容抗（單位為歐姆）。

等效串聯(lián)電阻（ESR）還決定了有多少紋波電流會被轉(zhuǎn)換為熱能。如上所述，如果功率耗散問題處理不當(dāng)，高溫會對電容器的性能產(chǎn)生不利影響，并可能導(dǎo)致長時(shí)間工作時(shí)的元件意外損傷。

其中P是功率耗散（單位為瓦）；I是均方根電流（單位為安培）；R是等效串聯(lián)電阻ESR（單位為歐姆）。

等效串聯(lián)電阻（ESR）可以用以下兩種方法進(jìn)行測量：

利用諧振管，其諧振頻率和帶寬受電容器的品質(zhì)因子和ESR的影響。

或

使用阻抗分析儀進(jìn)行掃頻測量，它可以直接測量特性，但也存在更多內(nèi)在接觸不良問題。

需要明確的是，容值和工作電壓是MLCC的兩個(gè)定義參數(shù)，對材料和設(shè)計(jì)的良好管控意味著電容器性能的一致性——盡管實(shí)際測量到的數(shù)值可能有所不同。

還需注意的是，將不同來源獲得的數(shù)據(jù)、或是在不同時(shí)間段測試獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較時(shí)，可能無法真實(shí)地反映出元件在電路中的實(shí)際表現(xiàn)；同時(shí)也需考慮到，這些測試數(shù)據(jù)是從安裝在測試夾具中的元件上獲取的，因此也不能完全代表焊接在電路中的實(shí)際元件性能。

此外，元件針對相關(guān)應(yīng)用的適應(yīng)性也需要通過對電路的評估來加以確認(rèn)，而提供ESR值和Q值的目的正是為了對MLCC在特定工作頻率范圍內(nèi)的性能給出一個(gè)參考。

了解等效串聯(lián)電阻（ESR）的值至關(guān)重要，因?yàn)樗鼪Q定了該元件是否適用于射頻功率應(yīng)用。如果ESR值過高，由損耗造成的自熱將過大，元件會因過熱而失效。憑借ESR值還可計(jì)算出該元件所能承受的最大額定電流。

值得一提的是，在高紋波電流應(yīng)用中，考慮等效串聯(lián)電阻（ESR）的影響也相當(dāng)重要——如在電動車等一系列相關(guān)應(yīng)用中，濾波電容器和平流電容器的ESR值就是很關(guān)鍵的考量值。

文章來源： Knowles樓氏電容

審核編輯 黃宇