电容器工作频率和ESR及容量CR之间有何关联？

不同用途的电路工作频率相差很大,频率从几十HZ到几百兆HZ,电容器有很多种类型,不同类型电容器的容量范围和等效串联电阻ESR及等效串联电感ESL相差很大,因此,不同种类电容器适合工作的频率相差也很大.这是因为电容器工作频率和ESR及容量CR之间存在如下数学关系;

ESR=Tgδ/2πfc

上式中;ESR;电容器的等效串联电阻,单位是欧姆.

Tgδ是电容器的损耗.单位是%.

π就是圆周率,3.1415926

f是该电容器滤波工作频率,单位是HZ.

c是电容器的容量.单位是uF.

从上式可以计算得出如下规律;

1.在工作频率一定时,电容器的容量C和等效串联电阻ESR成反比,ESR越高,产品的容量C此时将越低.反过来,如果该电容器的ESR越低,那么意味着该产品可以适用的工作频率也将越高.这就是电容器生产厂家拼命追求生产更低ESR电容器的根本原因之一.

2.当要求在某工作频率工作的电容器必须具备多少容量时,也可依据上面的公式计算出该电容器容许的最高ESR值是多少.

3.只要知道了某只电容器的ESR值和容量,就可以根据上面的公式计算出该电容器合适的最高工作频率F是多少.

上面的三项规律对电路设计者非常重要,特别是在选型时非常重要;一般情况下,合适的工作频率下电容器的容量衰减幅度不能大于20%.超过此值,滤波效果开始变差,杂波幅度开始增加.同时电容器的可靠性也将开始下降.滤波后的输出波形也开始偏离设计值.

不同类型的电容器由于结构不同而等效串联电阻相差非常大,并不只是容量相差很大,温度特性相差很大.因此,实际上不同种类的电容器适合不同频率范围的滤波使用.超出此范围,电容器的性能将发生非常大的变化,不能满足使用要求.拿到手的电容器适合工作在多少频率范围,可以通过计算得知.同样,如果您对不同类型的电容器的基本性能了解足够,也可以根据工作频率范围直接选择电容器类型.但是,到底应该选择那种电容器,除了通过实验确认外,还应该向电容器生产商了解相关知识.

有一点一定要注意避免;电容器类型选择错误,就可能出现不应该出现的质量问题.