Come fattore fondamentale nella progettazione del circuito, la resistenza in serie equivalente (ESR) è una misura di tutte le resistenze non ideali in serie con un condensatore. Quando i condensatori ceramici multistrato (MLCC) sono soggetti a tensione alternata con corrente che li attraversa, le loro stesse perdite dovute all'ESR, ecc., Generano calore, che può causare vari problemi di prestazioni e affidabilità nei sistemi di circuiti più complessi e più piccoli di oggi.
Allo stesso modo, il fattore di qualità (Q) è un parametro importante per misurare gli MLCC. Come l'ESR, il fattore di qualità dipende dalla frequenza ed è difficile da misurare con precisione sull'intera gamma di frequenze. Inoltre, il relativo lavoro di misurazione richiede la verifica dei dati forniti, quindi il confronto diretto dei dati forniti da diverse società è piuttosto problematico.
Tuttavia, una cosa è certa: il valore misurato dipende fortemente dalla resistenza delle piastre conduttrici, dei materiali isolanti, delle terminazioni, ecc. Maggiore è il valore ESR, maggiore è la perdita di energia del condensatore - fare riferimento alla seguente equazione
dove Rs è la resistenza in serie equivalente ESR (in ohm), DF è il fattore di dissipazione e Xc è la reattanza capacitiva (in ohm).
La resistenza in serie equivalente (ESR) determina anche quanta parte della corrente di ripple verrà convertita in energia termica. Come accennato in precedenza, se la dissipazione di potenza non viene gestita correttamente, le alte temperature possono influire negativamente sulle prestazioni del condensatore e possono causare danni accidentali ai componenti durante il funzionamento prolungato.
Dove P è la dissipazione di potenza (in watt); I è la corrente quadratica media della radice (in ampere); e R è la resistenza in serie equivalente ESR (in ohm).
La resistenza in serie equivalente (ESR) può essere misurata in due modi.
Utilizzando un tubo risonante, la cui frequenza di risonanza e larghezza di banda sono influenzate dal fattore di qualità e dall'ESR del condensatore. Oppure utilizzando un analizzatore di impedenza per misurazioni sweep, che consente la misurazione diretta delle caratteristiche ma presenta anche problemi di scarso contatto più intrinseci.
Dovrebbe essere chiaro che la capacità e la tensione di esercizio sono i due parametri che definiscono gli MLCC e un buon controllo dei materiali e del design significa prestazioni costanti del condensatore, sebbene i valori effettivi misurati possano variare.
È anche importante notare che il confronto di dati ottenuti da fonti diverse o testati in momenti diversi potrebbe non fornire un quadro fedele delle effettive prestazioni del componente nel circuito; è anche importante considerare che i dati di prova sono stati ottenuti dal componente montato nell'attrezzatura di prova e quindi non sono pienamente rappresentativi delle prestazioni effettive del componente saldato nel circuito.
Inoltre, l'idoneità del componente per l'applicazione in questione deve essere confermata dalla valutazione del circuito e vengono forniti i valori ESR e Q per fornire un riferimento per le prestazioni dell'MLCC su uno specifico intervallo di frequenza operativa.
Conoscere il valore della resistenza in serie equivalente (ESR) è fondamentale perché determina se il componente è adatto per applicazioni di potenza RF. Se il valore ESR è troppo alto, l'autoriscaldamento causato dalle perdite sarà troppo alto e il componente si guasterà per surriscaldamento. In virtù del valore ESR è possibile calcolare anche la massima corrente nominale che il componente può sopportare.
Vale anche la pena notare che nelle applicazioni con correnti di ripple elevate, è importante considerare l'effetto della resistenza in serie equivalente (ESR), ad esempio, in una gamma di applicazioni correlate come i veicoli elettrici, il valore ESR dei condensatori di filtro e la corrente piatta condensatori è una considerazione critica.
