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，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。
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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)，并且難以在整個頻率范圍內(nèi)進(jìn)行準(zhǔn)確測量。同時相關(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。
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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：
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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）。?
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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)致長時間工作時的元件意外損傷。
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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）。
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等效串聯(lián)電阻（ESR）可以用以下兩種方法進(jìn)行測量：
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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。
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或?
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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。
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需要明確的是，容值和工作電壓是MLCC的兩個定義參數(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。
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還需注意的是，將不同來源獲得的數(shù)據(jù)、或是在不同時間段測試獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較時，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。
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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)的性能給出一個參考。
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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。
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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。
SLC VS. MLCC，哪種電容器更適合您的應(yīng)用？
電容器是電路設(shè)計(jì)中必不可少的無源元件。如今，市面上可供選擇的電容器規(guī)格非常多，因此，要確定哪種電容器最適合您的應(yīng)用并不是一件容易的事。在電路設(shè)計(jì)初期，工程師們就需要決定是選用單層電容器(SLC）還是多層陶瓷電容器（MLCC）來滿足應(yīng)用需求。
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總的來說，兩者似乎有類似的功用，因?yàn)闊o論是SLC還是MLCC，它們都可作電路中的充儲電、濾波或旁路之用。要確定哪一種最貼合您的需求，我們不妨從它們各自的基本結(jié)構(gòu)入手進(jìn)行探討。SLC是最基本的電容器類型，它的正負(fù)電極間僅僅只有一層電介質(zhì)材料或絕緣層。
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MLCC基于SLC設(shè)計(jì)的基本原理，在單一電容器的電介質(zhì)中分層嵌入多層電極，由此獲取的MLCC的容值相當(dāng)于多個SLC并聯(lián)使用的電容量。盡管從厚度上看，MLCC比SLC要略厚，但它卻能以更小的體積實(shí)現(xiàn)更大的容值——這正是當(dāng)前對電容器的尺寸、重量和功率（SWaP）比較注重的射頻、微波類應(yīng)用需要考量的關(guān)鍵因素。圖1展示了SLC與MLCC的基本結(jié)構(gòu)。
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圖1. 左邊圖示為SLC的構(gòu)造，右邊圖示為MLCC堆疊的層級。
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SLC較為適合的應(yīng)用場景
SLC是專門為微波和射頻應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。這是因?yàn)?/span>SLC固有的自諧振頻率(SRF，即電容器會表現(xiàn)出最小阻抗的點(diǎn))是分立塊狀定值電容器中最高的。
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值得注意的是，一般來說ESR (即與電容器串聯(lián)的內(nèi)部電阻) 隨頻率而變化，所以使用低ESR的電容器是十分必要的。此外，由于SLC是單片集成形式，其包含的機(jī)械元件數(shù)量有限，這也有助于降低ESR值。
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然而，SLC有一個潛在的缺點(diǎn)——由于它只是單層結(jié)構(gòu)，容值在很大程度上取決于所使用的電介質(zhì)的介電常數(shù)，這在一定程度上局限了所能獲取的最大容值。因此，SLC主要適用于高頻率、低容值的應(yīng)用。樓氏電容（KPD）是為LC濾波器市場提供定制高值平行板電容器的領(lǐng)導(dǎo)者。
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MLCC較為適合的應(yīng)用場景
一般來說，MLCC的容值范圍比SLC高得多，因此可適用于各種場合。MLCC由多層電介質(zhì)和電極組成，除了更高的容值外，還能承受更高的工作電壓——樓氏電容（KPD）制造的MLCC目前最高耐壓可達(dá)12kV。然而，由于使用了多層電極和電介質(zhì)，MLCC的ESR值通常比SLC高得多。因此，MLCC（含高Q值、超低損耗的一級電介質(zhì)MLCC），只能處理30GHz以下的頻率，而SLC可以處理高達(dá)100GHz的頻率。
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在射頻和微波應(yīng)用中，如果對容值和電壓同時具有較高的要求，那么MLCC是比較合適的選擇；在除射頻微波應(yīng)用之外的其他應(yīng)用中，MLCC，尤其是樓氏電容（KPD）制造的具有創(chuàng)新設(shè)計(jì)的MLCC，是醫(yī)療植入、汽車電子及高可靠性爆破等嚴(yán)苛性應(yīng)用的理想之選。
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綜上所述，由于SLC和MLCC在耐壓、頻率、容值等參數(shù)方面各有千秋，因此在應(yīng)用中是不可互換的。簡而言之，SLC非常適用于高頻、低壓的射頻微波應(yīng)用，而MLCC可以在更有限的頻率范圍內(nèi)適用于各種類型的高壓高容應(yīng)用。
