電容器工作頻率和ESR及容量CR之間有何關聯？

不同用途的電路工作頻率相差很大,頻率從幾十HZ到幾百兆HZ,電容器有很多種類型,不同類型電容器的容量范圍和等效串聯電阻ESR及等效串聯電感ESL相差很大,因此,不同種類電容器適合工作的頻率相差也很大.這是因為電容器工作頻率和ESR及容量CR之間存在如下數學關系;

ESR=Tgδ/2πfc

上式中;ESR;電容器的等效串聯電阻,單位是歐姆.

Tgδ是電容器的損耗.單位是%.

π就是圓周率,3.1415926

f是該電容器濾波工作頻率,單位是HZ.

c是電容器的容量.單位是uF.

從上式可以計算得出如下規律;

1.在工作頻率一定時,電容器的容量C和等效串聯電阻ESR成反比,ESR越高,產品的容量C此時將越低.反過來,如果該電容器的ESR越低,那么意味著該產品可以適用的工作頻率也將越高.這就是電容器生產廠家拼命追求生產更低ESR電容器的根本原因之一.

2.當要求在某工作頻率工作的電容器必須具備多少容量時,也可依據上面的公式計算出該電容器容許的最高ESR值是多少.

3.只要知道了某只電容器的ESR值和容量,就可以根據上面的公式計算出該電容器合適的最高工作頻率F是多少.

上面的三項規律對電路設計者非常重要,特別是在選型時非常重要;一般情況下,合適的工作頻率下電容器的容量衰減幅度不能大于20%.超過此值,濾波效果開始變差,雜波幅度開始增加.同時電容器的可靠性也將開始下降.濾波后的輸出波形也開始偏離設計值.

不同類型的電容器由于結構不同而等效串聯電阻相差非常大,并不只是容量相差很大,溫度特性相差很大.因此,實際上不同種類的電容器適合不同頻率范圍的濾波使用.超出此范圍,電容器的性能將發生非常大的變化,不能滿足使用要求.拿到手的電容器適合工作在多少頻率范圍,可以通過計算得知.同樣,如果您對不同類型的電容器的基本性能了解足夠,也可以根據工作頻率范圍直接選擇電容器類型.但是,到底應該選擇那種電容器,除了通過實驗確認外,還應該向電容器生產商了解相關知識.

有一點一定要注意避免;電容器類型選擇錯誤,就可能出現不應該出現的質量問題.