Como fator fundamental no projeto de circuitos, a resistência em série equivalente (ESR) é uma medida de todas as resistências não ideais em série com um capacitor. Quando os capacitores cerâmicos multicamadas (MLCCs) são submetidos a tensão CA com corrente passando por eles, suas próprias perdas devido a ESR, etc., geram calor, o que pode causar vários problemas de desempenho e confiabilidade nos sistemas de circuitos mais complexos e menores de hoje.
Da mesma forma, o fator de qualidade (Q) é um parâmetro importante para medir MLCCs. Assim como o ESR, o fator de qualidade depende da frequência e é difícil de medir com precisão em toda a faixa de frequência. Além disso, o trabalho de medição relacionado requer a verificação dos dados fornecidos, portanto, a comparação direta de dados fornecidos por diferentes empresas é bastante problemática.
No entanto, uma coisa é certa - o valor medido depende muito da resistência das placas condutoras, materiais de isolamento, terminações, etc. Quanto maior o valor de ESR, maior a perda de energia do capacitor - consulte a seguinte equação
onde Rs é a resistência equivalente em série ESR (em ohms), DF é o fator de dissipação e Xc é a reatância capacitiva (em ohms).
A resistência em série equivalente (ESR) também determina quanto da corrente de ondulação será convertida em energia térmica. Conforme mencionado acima, se a dissipação de energia não for tratada adequadamente, altas temperaturas podem afetar adversamente o desempenho do capacitor e podem causar danos acidentais aos componentes durante a operação prolongada.
Onde P é a dissipação de potência (em watts); I é a corrente quadrática média (em amperes); e R é a resistência em série equivalente ESR (em ohms).
A resistência em série equivalente (ESR) pode ser medida de duas maneiras.
Usando um tubo ressonante, cuja frequência ressonante e largura de banda são afetadas pelo fator de qualidade e ESR do capacitor. Ou usando um analisador de impedância para medições de varredura, que permite a medição direta das características, mas também apresenta problemas de contato ruim mais inerentes.
Deve ficar claro que a capacitância e a tensão de operação são os dois parâmetros que definem os MLCCs, e um bom controle de materiais e design significa desempenho consistente do capacitor - embora os valores reais medidos possam variar.
Também é importante observar que a comparação de dados obtidos de diferentes fontes ou testados em momentos diferentes pode não fornecer uma imagem real do desempenho real do componente no circuito; também é importante considerar que os dados de teste foram obtidos do componente montado no dispositivo de teste e, portanto, não são totalmente representativos do desempenho real do componente soldado no circuito.
Além disso, a adequação do componente para a aplicação em questão precisa ser confirmada pela avaliação do circuito, e os valores de ESR e Q são fornecidos para fornecer uma referência para o desempenho do MLCC em uma faixa de frequência de operação específica.
Saber o valor da resistência em série equivalente (ESR) é fundamental porque determina se o componente é adequado para aplicações de potência de RF. Se o valor de ESR for muito alto, o autoaquecimento causado por perdas será muito alto e o componente falhará devido ao superaquecimento. Em virtude do valor ESR, a corrente máxima que o componente pode suportar também pode ser calculada.
Também vale a pena notar que em aplicações de alta ondulação de corrente, é importante considerar o efeito da resistência em série equivalente (ESR) - por exemplo, em uma variedade de aplicações relacionadas, como veículos elétricos, o valor ESR de capacitores de filtro e corrente plana capacitores é uma consideração crítica.
