Como factor fundamental en el diseño de circuitos, la resistencia en serie equivalente (ESR) es una medida de todas las resistencias no ideales en serie con un capacitor. Cuando los capacitores cerámicos multicapa (MLCC) se someten a voltaje de CA con corriente que los atraviesa, sus propias pérdidas debido a ESR, etc., generan calor, lo que puede causar varios problemas de rendimiento y confiabilidad en los sistemas de circuitos más pequeños y complejos de la actualidad.
De manera similar, el factor de calidad (Q) es un parámetro importante para medir los MLCC. Al igual que la ESR, el factor de calidad depende de la frecuencia y es difícil de medir con precisión en todo el rango de frecuencias. Además, el trabajo de medición relacionado requiere la verificación de los datos proporcionados, por lo que la comparación directa de los datos proporcionados por diferentes empresas es bastante problemática.
Sin embargo, una cosa es segura: el valor medido depende en gran medida de la resistencia de las placas conductoras, los materiales de aislamiento, las terminaciones, etc. Cuanto mayor sea el valor de ESR, mayor será la pérdida de energía del condensador; consulte la siguiente ecuación
donde Rs es la resistencia en serie equivalente ESR (en ohmios), DF es el factor de disipación y Xc es la reactancia capacitiva (en ohmios).
La resistencia en serie equivalente (ESR) también determina qué parte de la corriente de ondulación se convertirá en energía térmica. Como se mencionó anteriormente, si la disipación de energía no se maneja adecuadamente, las altas temperaturas pueden afectar negativamente el rendimiento del capacitor y pueden provocar daños accidentales en los componentes durante la operación prolongada.
Donde P es la disipación de potencia (en vatios); I es la corriente cuadrática media raíz (en amperios); y R es la resistencia en serie equivalente ESR (en ohmios).
La resistencia en serie equivalente (ESR) se puede medir de dos maneras.
Usando un tubo resonante, cuya frecuencia resonante y ancho de banda se ven afectados por el factor de calidad y la ESR del capacitor. O mediante el uso de un analizador de impedancia para mediciones de barrido, lo que permite la medición directa de las características pero también tiene problemas inherentes de contacto deficiente.
Debe quedar claro que la capacitancia y el voltaje de funcionamiento son los dos parámetros que definen a los MLCC, y un buen control de los materiales y el diseño significa un rendimiento uniforme del capacitor, aunque los valores reales medidos pueden variar.
También es importante tener en cuenta que la comparación de datos obtenidos de diferentes fuentes o probados en diferentes momentos puede no dar una imagen real del rendimiento real del componente en el circuito; también es importante considerar que los datos de prueba se obtuvieron del componente montado en el dispositivo de prueba y, por lo tanto, no son completamente representativos del rendimiento real del componente soldado en el circuito.
Además, la idoneidad del componente para la aplicación en cuestión debe confirmarse mediante la evaluación del circuito, y los valores de ESR y Q se proporcionan como referencia para el rendimiento del MLCC en un rango de frecuencia operativo específico.
Conocer el valor de la resistencia en serie equivalente (ESR) es fundamental porque determina si el componente es adecuado para aplicaciones de potencia de RF. Si el valor de ESR es demasiado alto, el autocalentamiento causado por las pérdidas será demasiado alto y el componente fallará debido al sobrecalentamiento. En virtud del valor de ESR, también se puede calcular la clasificación de corriente máxima que el componente puede soportar.
También vale la pena señalar que en aplicaciones de alta corriente de ondulación, es importante considerar el efecto de la resistencia en serie equivalente (ESR), por ejemplo, en una gama de aplicaciones relacionadas, como vehículos eléctricos, el valor de ESR de los condensadores de filtro y corriente plana capacitores es una consideración crítica.
