ESR

Cada condensador, por muy ideal que parezca en el esquema, contiene una pequeña cantidad de resistencia en serie. Esta es la resistencia serie equivalente, o ESR: la resistencia combinada de las conexiones internas del condensador, el material de la placa, el electrolito y los terminales. En un componente real, la corriente debe fluir a través de todos estos materiales para alcanzar el mecanismo de almacenamiento de carga del condensador, y cada camino introduce resistencia. La ESR se mide en miliohmios y actúa como un verdadero elemento en serie con la capacitancia, no como una ruta de fuga en paralelo.

La ESR varía drásticamente según el tipo de condensador. Los condensadores cerámicos suelen tener valores de ESR entre 10 y 100 miliohmios; los condensadores de película varían de 50 a 500 miliohmios; los condensadores electrolíticos de aluminio oscilan entre 50 y 1000 miliohmios, dependiendo de la antigüedad y el estado; y los supercondensadores pueden ser tan bajos como de 1 a 10 miliohmios. La temperatura, la frecuencia y el voltaje aplicado modifican la ESR durante el funcionamiento. Los condensadores electrolíticos que envejecen ven aumentar su ESR a medida que el electrolito se seca, degradando el rendimiento mucho antes de que la capacitancia misma caiga por debajo de la tolerancia.

La ESR es más importante en circuitos de alta frecuencia o alta corriente. En las fuentes de alimentación conmutadas, la ESR determina el voltaje de rizado y la disipación de energía en el filtro de salida. Un condensador con una ESR de 1 ohmio y 10 amperios de corriente de rizado disipa 100 milivatios y contribuye con 10 milivoltios de ruido; un condensador de 100 miliohmios disipa solo 1 milivatio pero añade 1 milivoltio. En equipos de audio, una ESR baja es audible: los condensadores electrolíticos con ESR alta en las rutas de señal introducen distorsión y desfase que los diseñadores competentes evitan.

Medición y selección

La ESR no se mide con un simple óhmetro. Los analizadores de impedancia especializados barren la frecuencia desde 10 hercios hasta 1 megahercio y grafican la impedancia versus la frecuencia; el valor mínimo de impedancia es la ESR. Muchos multímetros de banco ahora incluyen un modo ESR que estima este valor inyectando una señal de CA conocida y calculando el componente resistivo. A frecuencias más altas, la impedancia del condensador puede volver a aumentar debido a la inductancia, creando un segundo mínimo que los ingenieros deben tener en cuenta al elegir componentes para aplicaciones específicas.

La selección de componentes requiere que la ESR coincida con la carga. Los cargadores de portátiles y las fuentes de alimentación de servidores especifican explícitamente los límites de ESR porque la supresión de rizado y la estabilidad térmica dependen de ello. Un condensador clasificado en 10 microfaradios a 16 voltios con 500 miliohmios de ESR no desempeñará la misma función que uno con 50 miliohmios de ESR, aunque ambos tengan una capacitancia nominal idéntica. Los diseñadores que trabajan con márgenes ajustados miden o prueban las piezas reales del lote de producción, ya que las tolerancias del fabricante en la ESR pueden ser amplias.