翻译过来就是“等效串联电阻”。 ESR的出现导致电容的行为背离了原始的定义。 ESR是等效“串联”电阻,意味着,将两个电容串联,会增大这个数值,而并联则会减少之。
理想的电容自身不会有任何能量损失,但实际上,因为制造电容的材料有电阻,电容的绝缘介质有损耗。这个损耗在外部,表现为就像一个电阻跟电容串联在一起,所以就称为“等效串联电阻”。和ESR类似的另外一个概念是ESL, 也就是等效串联电感。早期的卷制电感经常有很高的ESL, 容量越大的电容, ESL一般也越大。ESL经常会成为ESR的一部分, 并且ESL会引起串联谐振等现象。但是相对电容量来说, ESL的比例很小, 出现问题的几率很小, 后来由于电容制作工艺的提高, 现在已经逐渐忽略ESL, 而把ESR作为除容量、耐压值、耐温值之外选用电容器的主要参考因素了。
串联等效电阻ESR的单位是毫欧(mQ) 。通常钽电容的ESR通常都在100毫欧以下, 而铝电解电容则高于这个数值, 有些种类电容的ESR甚至会高达数欧姆。ESR的高低, 与电容器的容量、电压、频率及温度都有关系, 当额定电压固定时, 容量愈大ESR愈低。同样当容量固定时, 选用高的额定电压的品种也能降低ESR; 故选用耐压高的电容确实有许多好处;ESR还和频率有关, 低频时ESR高, 高频时ESR低; 高温也会造成ESR的升高。
ESR值与纹波电压的关系可以用公式V=R(ESR) ×Ⅰ表示。这个公式中的V就表示纹波电压, 而R表示电容的ESR,Ⅰ表示电流。可以看到,当电流增大的时候, 即使在ESR保持不变的情况下, 纹波电压也会成倍提高, 因此采用更低ESR值的电容是势在必行的。
此外,即使是相同的纹波电压,对低电压电路的影响也要比在高电压情况下更大。例如对于3.3V的CPU而言, 0.2V纹波电压所占比例较小, 不足以形成很大的影响, 但是对于1.8V的CPU, 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。
例如《电子报》2007年第26期17版的《由NCP 1200构成的12V、1A开关电源》的文章中, 对开关变压器次级二极管整流后的LC TT型滤波器中电容C 6、C 7 的要求就是“要选用等效串联电阻小的优质电解电容,等效电阻不仅会影响转换率还会影响输出纹波电压。
ESR是等效“串联”电阻, 将两个电容串联, 会使ESR值增大, 而并联则会使之减小。因此在需要更低ESR的场合, 而低ESR的大容量电容价格又相对昂贵的情况下, 用多个ESR相对高的铝电解电容并联, 形成一个低ESR的大容量电容也是一种常用的办法。很多开关电源采取的电容并联的策略, 以牺牲一定的PCB空间,换来器件成本的减少。
不过一定等效串联电阻的存在也有好的方面。比如在稳压电路中, 有一定ESR的电容,在负载发生瞬变的时候,会立即产生波动而引发反馈电路动作,这个快速的响应,以牺牲一定的瞬态性能为代价,获取了后续的快速调整能力,尤其是功率管的响应速度比较慢,而且在电容器的体积、容量受到严格限制的情况。这种情况多见于一些使用MOS管做调整管的三端稳压器或相似的电路中, 采用太低的ESR电容器反而会降低整体的性能。