نگاهی به ESR و ESL در خازن

خازن : بیشترین استفاده از قطعات الکترونیکی در طراحی مدارهای الکترونیکی ، مقاومت (R)، خازن (C)  و انداکتور یا سلف (L)  است. از نظر تئوری در شرایط ایده آل، یک خازن را می توان به عنوان خازنی خالص فقط با ویژگی های خازنی در نظر گرفت، اما در عمل یک خازن دارای برخی از خصوصیات مقاومتی و القایی است، که به آنها مقاومت پارازیتی یا القا پارازیتی می نامیم. درست مانند یک پارازیت، این مقاومت ناخواسته و خاصیت القایی درون خازن قرار دارد و از رفتار آن مانند یک خازن خالص جلوگیری می کند.

این مقاومت پارازیتی بعنوان مقاومت سری معادل (ESR) و القا پارازیتی بعنوان اندوکتانس سری معادل (ESL) نامگذاری می شود. مقدار این اندوکتانس و مقاومت بسیار ناچیز خواهد بود، بطوری که می توان در طراحی های ساده آنها را نادیده گرفت. اما در بعضی از کاربردهای با توان بالا یا فرکانس بالا این مقدار می تواند بسیار مهم و چشمگیر باشد و ممکن است در صورت عدم توجه باعث کاهش کارایی خروجی در مدار شود.

مقاومت سری معادل خازن (ESL):

یک خازن ایده آل در سری با مقاومت، مقاومت سری معادل خازن ( ESR ) نامیده می شود. مقاومت سری معادل یا ESR در یک خازن، مقاومت داخلی است که به صورت سری با ظرفیت دستگاه در نظر گرفته می شود. نماد خازن نشان دهنده خازن ایده آل و مقاومت به عنوان مقاومت سری معادل است. بنابراین مقاومت به خازن به صورت سری متصل می شود. یک خازن ایده آل بدون افت است.

به این معنا که خازن شارژ ذخیره کرده و همان مقدار شارژ را به عنوان خروجی ارائه می دهد. اما در واقعیت، خازن ها دارای مقدار کمی مقاومت داخلی محدود هستند که این مقاومت از مواد دی الکتریک، نشت در یک عایق یا جدا کننده حاصل می شود. علاوه بر این، مقاومت سری معادل یا ESR بر اساس مقدار خازن و نحوه ساخت آن در انواع مختلف خازن ها ، مقادیر مختلفی خواهد داشت. بنابراین ما باید مقدار این ESR را عملاً اندازه گیری کنیم تا مشخصات کامل یک خازن را بتوانیم تجزیه و تحلیل کنیم.

اندوکتانس سری معادل خازن (ESL):

ESL  نیز یک عامل حیاتی برای خازن ها به شمار می آید. همانطور که در شرایط واقعی خازن ها ایده آل نیستند ، یک مقاومت پراکنده و همچنین اندوکتانس پراکنده نیز وجود دارد. یک مدل معمولی ESL از خازن با عنوان اندوکتانس سری معادل خازن ( ESL ) وجود دارد . خازن C ، خازن ایده آل و انداکتور L ، اندوکتانس سری متصل شده به صورت سری با خازن ایده آل می باشد. بنابراینESL  به حلقه جریان بسیار وابسته است. افزایش حلقه جریان باعث افزایش ESL در خازن ها می شود.

فاصله بین انتهای سرب و نقطه اتصال مدار نیز بر روی ESL  در خازن ها تأثیرگذار است زیرا افزایش فاصله انتهایی باعث افزایش حلقه جریان و در نتیجه اندوکتانس سری معادل زیاد می شود. افزایش ESL به جاری شدن ناخواسته جریان کمک کرده که باعث ایجاد سوء عملکرد در برنامه های با فرکانس بالا می شود. در سیستم مربوط به منبع تغذیه، القا پارازیتی به ولتاژ موج دار بالا کمک می کند. مقدار ESL زیاد خازن نیز می تواند باعث ایجاد شکل موج های حلقوی شود و مدار را به صورتی عجیب و غریب درآورد.