Part 01 前言

上一篇文章咱們講了LDO輸出電容容值的選型計算，今天咱們聊聊在選LDO輸出電容時，輸出電容的ESR，也就是等效串聯(lián)電阻有哪些注意事項。別看它不起眼，這家伙可是LDO穩(wěn)定性和性能的“幕后英雄”。選不好，LDO電路可能直接“罷工”，選對了，就能讓你的設(shè)計穩(wěn)如老狗！下面，咱們就深入了解ESR的要求和計算方法。

Part 02 ESR是啥玩意兒？為啥這么重要？

簡單說，ESR就是輸出電容上的一個等效串聯(lián)電阻，它藏在電容內(nèi)部，影響著LDO的動態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。LDO內(nèi)部的控制環(huán)路需要電容和ESR默契配合，才能有一個穩(wěn)定的輸出電壓。如果ESR太高，輸出電壓會不穩(wěn)開抖；太低，電路可能直接“失控”，直接原地振蕩開始跳舞。

ESR的作用在于引入一個零點（Zero），這玩意兒能抵消環(huán)路中的相位延遲，防止180°相移把系統(tǒng)搞垮。換句話說，ESR就是LDO穩(wěn)定性的“調(diào)味劑”，得加得恰到好處！

Part 03 如何選型計算輸出電容的ESR？

比如TPS76201的數(shù)據(jù)手冊，它有說明ESR不是隨便選的，它和輸出電容容值有關(guān)系，而且有明確范圍，數(shù)據(jù)手冊推薦范圍是0.3Ω到1.5Ω。

最小輸出電容：4.7 µF（如果輸出電容少于這個值，ESR得精挑細(xì)選，不然穩(wěn)不住，如果電容超過 4.7 µF，ESR可以適當(dāng)降低，但別貪心降到零。

為啥有這個范圍？因為LDO有控制環(huán)路，ESR太低，比如陶瓷電容的10-50mΩ，會導(dǎo)致補償零點頻率跑太高，壓根趕不上極點節(jié)奏，容易導(dǎo)致振蕩；ESR太高，比如老式鋁電解電容在低溫下飆升，電壓跌落就跟坐過山車似的，穩(wěn)不住輸出。

再加上溫度因素，低溫下ESR可能會翻倍，尤其鋁電解電容，所以選電容時得考慮“嚴(yán)冬考驗”。TPS76201推薦的鉭電容，比如KEMET的T494B475K016AS，ESR最大1.5 Ω，或陶瓷電容加小電阻，都是靠譜選擇。

如何計算ESR？一步步來，別慌！

別以為ESR算起來像天書，實際上它很簡單，就是根據(jù)LDO的穩(wěn)定性需求和電容特性推導(dǎo)。

1.確定零點頻率

LDO 環(huán)路需要ESR引入的零點fz落在合適位置，通常在環(huán)路帶寬內(nèi)。公式是：

Cout：輸出電容值。

RESR：目標(biāo)ESR值。

 fz：理想零點頻率 (參考數(shù)據(jù)手冊或仿真確定)。

TPS76201 建議 Cout = 4.7 μF，如果想讓 f約1kHz（—個常見環(huán)路帶寬):

33.9Ω超出了1.5Ω范圍！這說明直接用公式算得太粗糙，還是得參考數(shù)據(jù)手冊的“安全區(qū)”。

當(dāng)然我們也可以通過數(shù)據(jù)手冊來反推ESR范圍：

實際中，ESR范圍是廠家根據(jù)環(huán)路仿真給出的“經(jīng)驗值”。TPS76201明確 0.3-1.5 Ω，意味著零點頻率大約在22 kHz到106 kHz 之間（以 4.7µF 計算）。你得確保這個范圍覆蓋環(huán)路的極點頻率，不然就得調(diào)整電容或加阻。

那如何選電容呢？

陶瓷電容：ESR太低（<0.1Ω），適合高頻，但得加阻補救。推薦 X5R/X7R類型，4.7µF 起步?？梢源?lián)0.5Ω電阻，調(diào)到0.6-1Ω。

鉭電容：ESR天然合適（0.6-1.5 Ω），可以直接上。TPS76201推薦的 KEMET T494B475K016AS（4.7 µF，ESR ≤ 1.5 Ω）是不錯選擇。

鋁電解：容值大，但低溫下ESR飆升，慎用。

布局來說電容離LDO輸出引腳越近越好，減少寄生效應(yīng)，不然ESR再好也白搭！