电容的等效电路分析，ESR越低，效果越好?

我们都知道，电容如上图所示：在高速设计领域，电容器件并不是纯粹的电容，而是带有电阻、电感等成分的小电路。其中ESL由电容器件的引脚电感和电容器件两极间等效电感串联而成，主要取决于封装; ESR 由电容器件的引脚电阻和电容器件两极间等效电阻构成，主要取决于电容工作温度、工作频率以及电容体本身的导线电阻等; Rleak 则取决于电容器件本身特有的泄漏特性。可以认为，电容器件的特性同时取决于电容分量、ESL分量、ESR分量及泄漏特性。

ESR：等效串联电阻

ESL：等效串联电感

Rleak:并联泄漏电阻

1.电容容量越大越好?

很多人在电容的替换中往往爱用大容量的电容。我们知道虽然电容越大，为IC提供的电流补偿的能力越强。且不说电容容量的增大带来的体积变大，增加成本 的同时还影响空气流动和散热。关键在于电容上存在寄生电感，电容放电回路会在某个频点上发生谐振。在谐振点，电容的阻抗小。因此放电回路的阻抗最小，补充能量的效果也最好。但当频率超过谐振点时，放电回路的阻抗开始增加，电容提供电流能力便开始下降。电容的容值越大，谐振频率越低，电容能有效补偿电流的频 率范围也越小。从保证电容提供高频电流的能力的角度来说，电容越大越好的观点是错误的，一般的电路设计中都有一个参考值的。

2.同样容量的电容，并联越多的小电容越好?

耐压值、耐温值、容值、ESR(等效电阻)等是电容的几个重要参数，对于ESR自然是越低越好。ESR与电容的容量、频率、电压、温度等都有关系。当电压固定时候，容量越大，ESR越低。在板卡设计中采用多个小电容并连多是出与PCB空间的限制，这样有的人就认为，越多的并联小电阻，ESR越低，效果越好。理论上是如此，但是要考虑到电容接脚焊点的阻抗，采用多个小电容并联，效果并不一定突出。

3.ESR越低，效果越好?

相对容量的要求，对ESR的要求可以适当的降低。因为输入电容主要是耐压，其次是吸收MOSFET的开关脉冲。对于输出电容来说，耐压的要求和容量可以适当的降低一点。ESR的要求则高一点，因为这里要保证的是足够的电流通过量。但这里要注意的是ESR并不是越低越好，低ESR电容会引起开关电路振荡。而消振电路复杂同时会导致成本的增加。板卡设计中，这里一般有一个参考值，此作为元件选用参数，避免消振电路而导致成本的增加。

多个小电容并联取代大电解电容的作用

这种用法常见于开关电源部分，作用是高频滤波。多个电容并联主要是为了降低电容的等效阻抗，因为并联。用小容量的陶瓷电容代替了电解电容，增加了寿命。电解电容的寿命只有几千小时，而陶瓷电容的寿命有几十万小时。防止趋附效应的原理是增加导线的表面积。多个电容只能降低线路可靠性，而不可能增加大电容的高频性能很差。通常电容越大，其谐振频率越低。一旦超过谐振频率，电容将表现成一个电感，完全起不到滤波的作用，如果用N个小电容并联，由于每个小电容的谐振频率都很高，就没有这样的问题了，同样容量的电容，并联越多的小电容越好， 耐压值、耐温值、容值、ESR(等效电阻)等是电容的几个重要参数，对于ESR自然是越低越好。ESR与电容的容量、频率、电压、温度等都有关系。当电压固定时候，容量越大，ESR越低。在板卡设计中采用多个小电容并连多是出与PCB空间的限制，这样有的人就认为，越多的并联小电阻，ESR越低，效果越好。理论上是如此，但是要考虑到电容接脚焊点的阻抗，采用多个小电容并联，效果并不一定突出。

电容的等效电路

1.电容分量在高速电路设计中的影响与应用

在高速电路设计中，电容的作用一份面是为高频信号提供地阻抗途径或者是交流耦合特性，电容的交流阻抗为1/JWC。容值越小则交流阻抗越大。低频信号衰减越严重。一般选取0.1uF电容作为信号线耦合电容即可满足高速信号变换要求。

2.ESL分量

如何利用封装信息获得大致的ESL值?ESL值取决于电容器件的类型和封装。在高速电路中，应选用ESL值小的贴片电容，因此仅以小尺寸贴片式的陶瓷电容作为示例，对于插孔式电容，如铝电解电容，其ESL值将比贴片式的陶瓷电容的值大得多。从下表可知，随着封装的增大，ESL值将随之增大。比较特殊的是平的0612封装的贴片电容，其ESL值不仅远远小于相同外形尺寸的1206的ESL值，甚至小于目前业界尺寸最小的0201封装的ESL值。

外形尺寸的1206的ESL值，甚恒小于前业界尺寸图2.101206和0612封装的电容最小的0201封装的ESL值。如图2.10所示为1206和0612时装的电容的对比。

表2.2ESL和封装对应关系网

0612封装的电容，其长边为焊接边，连接PCB上的爆盘，相比1206封装，一方面可以有更大的、能直接和PCB焊盘贴合的面积，另一方面，其内部电容体到PCB焊盘的距离也更近，因此ESL值最小。就成本而言，在相同容值的条件下，0612封装比1206封装只是略微贵一些。