La ESR (Resistencia Serie Equivalente) de los Condensadores

Para muchos aficionados a la electrónica, el mundo de los condensadores es fascinante. Estos pequeños componentes son fundamentales en una amplia variedad de aplicaciones, desde fuentes de alimentación hasta circuitos de audio. Sin embargo, hay una propiedad crítica que a menudo pasa desapercibida pero que tiene un impacto sustancial en su rendimiento: la ESR (Resistencia Serie Equivalente). En este artículo, exploraremos la ESR de los condensadores, desde su definición hasta su medición y su impacto en los circuitos electrónicos.

Entendiendo la ESR (Resistencia Serie Equivalente) de los Condensadores

Un condensador «perfecto» o «ideal» debería ser una capacidad pura, sin ninguna resistencia añadida, pero en la práctica, todos los condensadores tienen una resistencia interna. Es como si en serie con la capacidad hubiera una resistencia.

En esencia, podríamos decir que, igual que un resistor tiene una resistencia a la corriente continua que podemos medir con un multímetro en la escala de ohmios, un condensador opone una resistencia a la corriente alterna, solo que en este caso no podemos medirla con un multímetro normal en la escala de ohmios.

La ESR (Resistencia Serie Equivalente) y la resistencia en corriente continua (CC) son dos conceptos relacionados con la oposición al flujo de corriente eléctrica, pero difieren en varios aspectos importantes:

1. Tipo de Corriente:

• ESR: Se refiere a la resistencia en serie equivalente que un condensador presenta a la corriente alterna (CA). La ESR es relevante en circuitos que operan con señales de alta frecuencia, como circuitos conmutados.
• Resistencia en Corriente Continua: Este tipo de resistencia se aplica a componentes en circuitos de corriente continua (CC), como resistencias en un circuito simple. La resistencia en CC es constante y no varía con la frecuencia de la señal.

2. Frecuencia de Operación:

• ESR: La ESR se manifiesta en su mayoría en circuitos de alta frecuencia, donde la corriente alterna cambia de dirección rápidamente. La ESR puede afectar la eficiencia y la estabilidad de estos circuitos.
• Resistencia en Corriente Continua: La resistencia en CC es constante y se aplica a circuitos de corriente continua, donde la polaridad de la corriente no cambia.

3. Componentes Relacionados:

• ESR: La ESR está relacionada principalmente con los condensadores y se refiere a la resistencia interna de un condensador real. Es una propiedad intrínseca de los condensadores que afecta su rendimiento en aplicaciones de alta frecuencia.
• Resistencia en Corriente Continua: Se aplica a una amplia variedad de componentes, como resistencias, cables, y otros dispositivos eléctricos, y es una propiedad inherente de estos componentes.

4. Medición:

• ESR: La ESR se mide generalmente con instrumentos especializados, como medidores de ESR o capacímetros.
• Resistencia en Corriente Continua: La resistencia en CC se mide con un ohmímetro o multímetro en circuitos de corriente continua.

En resumen, la ESR y la resistencia en corriente continua son conceptos relacionados con la oposición al flujo de corriente eléctrica, pero se aplican a diferentes tipos de corriente y componentes. La ESR es crítica en circuitos de alta frecuencia, mientras que la resistencia en corriente continua es una propiedad fundamental en circuitos de corriente continua. Ambos conceptos son esenciales para comprender y diseñar circuitos electrónicos efectivos.

Definición de ESR

La ESR, o Resistencia Serie Equivalente, es una propiedad eléctrica que se refiere a la resistencia eléctrica que se encuentra en serie con un condensador en un circuito. Esencialmente, representa la resistencia interna de un condensador real, lo que es una característica inherente a todos los condensadores, incluso los considerados de alta calidad.

Para que lo entienda cualquiera: si le tuviera que contar a un amigo, que no tiene ni idea de electrónica, en la barra de un bar lo que es la ESR. le diría algo así como «Representa las pérdidas de un condensador y va aumentando con el tiempo, como las canas».

Por qué Deberías Conocerla

Tener un conocimiento profundo sobre la ESR de los condensadores no es fácil (ni necesario para desenvolverte solventemente como aficionado), pero si es importante que comprendas, por un lado, por qué la tienes que tener en cuenta y, por otro lado, cómo medirla e identificar si te está causando problemas.

Impacto de la ESR en las Fuentes de Alimentación Conmutadas

El aumento de la ESR de los condensadores electrolíticos es la causa más frecuente de averías en las fuentes de alimentación conmutadas.

Entender por qué las fuentes de alimentación conmutadas pueden experimentar problemas cuando la ESR de los condensadores es alta es esencial para los aficionados a la electrónica.

Aquí hay algunas razones clave:

1. Pérdida de Energía: La ESR disipa energía en forma de calor debido a la resistencia en serie con el condensador. En las fuentes de alimentación conmutadas, donde la eficiencia es crucial, cualquier pérdida de energía es indeseable. Una ESR alta puede resultar en una mayor disipación de calor, lo que reduce la eficiencia global de la fuente de alimentación.
2. Estabilidad de la Tensión de Salida: Las fuentes de alimentación conmutadas generan una tensión de salida precisa. Sin embargo, la ESR puede causar fluctuaciones en la tensión de salida, lo que puede tener un impacto negativo en los dispositivos electrónicos conectados. La falta de estabilidad en la tensión de salida puede dañar componentes sensibles y hacer que los dispositivos no funcionen correctamente.
3. Respuesta a Transitorios: Las fuentes de alimentación conmutadas a menudo deben responder rápidamente a cambios en la carga o en la tensión de entrada. La ESR puede limitar la capacidad de los condensadores para filtrar transitorios y ruidos, lo que puede llevar a una respuesta inadecuada de la fuente de alimentación ante cambios bruscos en la carga.
4. Vida Útil de la Fuente de Alimentación: Una ESR excesivamente alta puede causar un aumento en la temperatura de los componentes internos de la fuente de alimentación. Este aumento de temperatura puede acortar la vida útil de la fuente de alimentación y aumentar el riesgo de fallos prematuros.

Los «efectos directos» que te acabo de comentar, pueden provocar otros «efectos indirectos», muy habituales y que pueden convertirse en «el problema visible»: Es normal que las fuentes de alimentación conmutadas incluyan algún sistema de supervisión y protección que provoquen que, por ejemplo, una inestabilidad en el voltaje de salida active dicho sistema y que la fuente deje de funcionar «por protección».

Dicho que otra forma, el «problema visible» de una fuente de alimentación, puede ser que no tiene voltaje de salida, pero puede deberse al «problema real» de que la alta ESR de un condensador está provocando que la tensión no sea estable y el integrado controlador lo detecta y corta la salida como protección.

Para evitar problemas de ESR en las fuentes de alimentación conmutadas, es esencial seleccionar y utilizar condensadores de alta calidad con una ESR baja. Los condensadores de tantalio y los condensadores electrolíticos de aluminio de alta calidad suelen ser una elección adecuada para aplicaciones de fuentes de alimentación.

¿Por qué aumenta la ESR con el tiempo?

La Resistencia Serie Equivalente de un condensador puede aumentar con el tiempo debido a diversos factores y condiciones.
Este es una de las principales causas de averías en las fuentes de alimentación conmutadas.

Aquí hay algunos motivos comunes:

1. Envejecimiento del Electrodo o Electrólito: En los condensadores electrolíticos el envejecimiento del electrodo o del electrolito es una causa principal del aumento de la ESR con el tiempo. Los componentes internos de un condensador electrolítico pueden degradarse con el tiempo debido a factores como la temperatura, la tensión de trabajo y el estrés eléctrico. Esto puede provocar una disminución en la conductividad y, por lo tanto, un aumento en la ESR.
2. Desgaste de los Electrodos: En condensadores electrolíticos, los electrodos están en contacto con el electrolito. Con el tiempo, debido a procesos de corrosión o degradación, los electrodos pueden deteriorarse, lo que aumenta la ESR. Esto es especialmente cierto en aplicaciones donde los condensadores están sometidos a condiciones adversas, como altas temperaturas.
3. Altas Temperaturas: Las altas temperaturas aceleran el envejecimiento de los componentes electrónicos, incluyendo los condensadores. Cuando un condensador trabaja a temperaturas superiores a las especificaciones recomendadas, su ESR tiende a aumentar más rápidamente con el tiempo.
4. Sobretensión y Sobrecorriente: La exposición a sobretensiones y sobrecorrientes, que a veces ocurren en circuitos eléctricos, puede dañar los condensadores y aumentar su ESR. Esto es especialmente cierto en aplicaciones en las que los condensadores están sometidos a condiciones extremas.
5. Vibraciones y Estrés Mecánico: En entornos donde los condensadores están sujetos a vibraciones o estrés mecánico el estrés físico puede dañar la estructura interna de los condensadores, lo que a su vez puede aumentar la ESR con el tiempo.
6. Contaminación o Humedad: La presencia de humedad o contaminantes dentro del condensador puede provocar cambios en sus propiedades eléctricas, incluyendo un aumento en la ESR. La humedad puede afectar negativamente el rendimiento de los condensadores.
7. Calentamiento Cíclico: Los ciclos de encendido y apagado en equipos electrónicos, como fuentes de alimentación conmutadas, pueden provocar cambios de temperatura que contribuyen al envejecimiento de los componentes, incluidos los condensadores, lo que puede aumentar la ESR con el tiempo.

Medición de la ESR

Herramientas para medirla la ESR

Medir la ESR es fácil si se tiene el instrumento adecuado, pero no es tan sencillo si lo único que se tiene es un multímetro (incluso si es uno de calidad) ya que no es un parámetro que suelan medir.

Una buena noticia es que, en la mayoría de ocasiones, no es necesario medir la ESR con precisión. Ten en cuenta que cuando reparamos fuentes de alimentación conmutadas un condensador electrolítico que esté produciendo su mal funcionamiento tendrá un valor de ESR varias veces superior al deseado. Podemos, por ejemplo, encontrar un condensador de 470µF y 10V (deberían estar sobre los 0.42Ω de ESR, como veremos luego) y que mida 5Ω (esto es un incremento de más de 10 veces).

Existen varias formas, unas mejores que otras de hacerlo, y a continuación te voy a contar cuales son las principales.

Medición con un medidor de ESR específico

Es la forma adecuada de medir la ESR de condensadores.

Existen muchos medidores de ESR en el mercado, comerciales o en kit, o también podemos construir el nuestro.

Hay una enorme gama de precios, calidades, funcionalidades… puede ser difícil decidirse a comprar uno, y esto no pretende ser una guía de compra de medidores de ESR.

Me limitaré a decirte cual es el que yo tengo, y hacerte un breve resumen de sus características.

Medición con medidor de ESR con un MESR-100

MESR-100 ESR Meter

Mi medidor de ESR es un «MESR-100 ESR Meter». Un medidor de gama media y que cuesta actualmente sobre los 50-60€ en AliExpress.

Hay medidores mejores (y más caros) pero este es un medidor que lleva años en el mercado y, especialmente para su precio, tiene buena reputación.

Puedes encontrar pinchando aquí la página de AliExpress donde compré el MESR-100. Tardó 5 días en llegarme a casa y fue el mejor precio que encontré, con diferencia (42,73€, incluyendo envío, con los descuentos que pude aplicar).

Especificaciones:
Precisión del rango (después de cero, tiempo de actualización (modo manual)
Probado con 1,10, el modo automático 100R tarda de 0 a 2S, más tiempo
Resistencia) depende del valor de capacitancia.
0.000 a 1.000R 1% + 2 Dígitos ~ 0.0-
1.000 a 10.00R 1% + 1 dígito ~ 0, 0, 2, 2,
10,00 a 100.0R 2% + 1 dígito ~ 0, 0, 2, 0, 2, 2, 2, 1 dígito
Precisión: Hasta 1% (detalle en la tabla anterior)
Amplio rango de medición: >1uF
Alta resolución: 4 dígitos, o 0.001Ohm @ rango de 1 Ω
Voltaje de medición: <~ 40mV RMS (VOLTAJE DE PRUEBA)
Alimentación externa: 5V micro USB
Corriente de funcionamiento: 0.02A
Batería: 2 pilas AA de 1,5 V (no incluidas)
Duración de la batería: >80 horas
Tamaño del artículo: aproximadamente 14,5*8*3cm/5,7*3,1*1.2in
Peso del artículo: aproximadamente 139,6g/4,9 oz
Tamaño del paquete: aproximadamente 17*9*5cm/6,7*3,5*2.0in
Peso del paquete: aproximadamente 218g/7,7 oz

Las ventajas de un medidor de ESR específico (este en concreto) podríamos decir que son las siguientes:

• Es un instrumento especializado que mide la ESR de una forma «adecuada» y nos proporciona una medida fiable y de buena precisión sobre un amplio espectro de condensadores diferentes.
• Permite la medida de ESR «en circuito». No es necesario que desoldemos el condensador de la placa para poderlo medir.
• Al aplicar al circuito menos de 40mV RMS para hacer la medición, no activa otros semiconductores que pudiera haber conectados, falseando la medida.

Medición con medidor de componentes «Transistortester» o TC-1

Este aparato es simplemente increíble. No podría vivir sin él (bueno, sí, pero mi vida sería un poco más dura). Se trata de un aparato completamente imprescindible para el aficionado a la electrónica.

Algo estupendo de este medidor es que no se limita a hacer la medición que le digamos, sino que es capaz de identificar, por sí mismo y de forma automática, el componente que le conectamos y CARACTERIZARLO (esto es, darnos juntos y a la vez todos los parámetros que definen a un componente y lo diferencian de otro del mismo tipo).

Medir la ESR con el medidor TC-1 es un juego de niños. Esto es todo lo que hay que hace:

1. Conexión del Condensador: Para medir el ESR de un condensador, primero debes conectar el condensador al medidor TC-1. Asegúrate de que el condensador esté descargado antes de realizar la medición.
2. Pulsa el botón de análisis: El medidor de componentes TC-1 generará una señal de prueba de una frecuencia determinada, generalmente en el rango de kilohertzios. La frecuencia es importante para obtener una medición precisa del ESR, ya que la resistencia en serie del condensador puede variar según la frecuencia.
3. Medición del Impedancia: El medidor enviará una señal de prueba a través del condensador y medirá la impedancia resultante. La impedancia es una medida de la oposición al flujo de corriente en un componente y se compone de dos componentes principales: la resistencia (ESR) y la reactancia capacitiva. El medidor aísla la resistencia en serie (ESR) del condensador en la medición.
4. Visualización de Resultados: Los resultados de la medición del ESR se mostrarán en la pantalla del medidor TC-1. Por lo general, se mostrará el valor de ESR en ohmios.

Lo bueno de comprar un medidor como este, aparte de su bajo precio, es que nos servirá solo para medir la ESR de los condensadores, sino que nos será mucho más útil con sus funcionalidades adicionales.

Mi medidor LCR-TC1

Este es mi medidor. Lo compré en el 2019 y sigue funcionando estupendamente. En este momento cuesta menos de 14€ en AliExpress y, en España, lo entregan en 5 días.

Algunas versiones muy bonitas, con menús y colores llamativos, pero dejan mucho que desear. Por lo visto el problema principal de esas versiones es que lo han portado a otro microprocesador «de cualquier manera» cometiendo un montón de errores y generando muchos problemas. Te recomiendo que compres el LCR-TC1, que es un modelo que lleva muchos años y funciona muy bien.

Tienes un artículo donde puedes ver el LCR-TC1 con más detalle aquí:

Medición de ESR con un multímetro

Los multímetros normales no miden la ESR de los condensadores (al menos yo no conozco ni uno que lo haga, aunque no digo que no exista alguna excepción).

Si lo único que tienes es un multímetro, lo siento, pero no vas a poderla medir.

Sin embargo, siguen quedando dos posibilidades:

• Si, además del multímetro, tienes un generador de funciones, podrás hacer una aproximación a la ESR.
• Utilizando un circuito oscilador (que puedes construir tú mismo fácilmente) de una frecuencia y amplitud de onda conocida.
• Utilizando un Arduino (u otro controlador, como un ESP8266, ESP32, STM32, PIC o similar)

Medición de ESR con un multímetro y un generador de funciones

La medición de la ESR (Resistencia Serie Equivalente) de un condensador con un multímetro y un generador de funciones puede ser un proceso un poco más complejo que con instrumentos de medición especializados, pero sigue siendo factible. Aquí hay una descripción general de cómo llevar a cabo este proceso:

Herramientas y materiales necesarios:

1. Multímetro: Un multímetro digital que sea capaz de medir resistencia y corriente alterna (CA) es esencial. Asegúrate de que esté en buenas condiciones y correctamente calibrado.
2. Generador de Funciones: Un generador de funciones es necesario para aplicar una señal de prueba al condensador. Asegúrate de que el generador de funciones esté configurado correctamente.
3. Condensador a Medir: El condensador del que deseas medir la ESR.

Pasos para medir la ESR con un multímetro y un generador de funciones:

1. Configura el generador de funciones:
   • Configura el generador de funciones para generar una señal de onda cuadrada a una frecuencia específica. La frecuencia depende de tus necesidades, pero comúnmente se utiliza una frecuencia de 100 kHz. Esta frecuencia es adecuada para medir la ESR de condensadores de electrónica.
2. Conexión del circuito:
   • Conecta el terminal positivo del generador de funciones al terminal positivo del condensador.
   • Conecta el terminal negativo del generador de funciones al terminal negativo del condensador.
   • Asegúrate de que la polaridad del condensador sea respetada.
3. Medición de la corriente de pico:
   • Establece el multímetro en la función de medición de corriente alterna (CA).
   • Conecta el multímetro en serie con uno de los terminales del condensador para medir la corriente de pico. Esto se hace para calcular la ESR.
4. Medición de la tensión de pico:
   • Configura el multímetro en la función de medición de voltaje (CA o AC) y conéctalo en paralelo con el condensador para medir la tensión de pico a través del condensador.
5. Cálculo de la ESR:
   • Utiliza la ley de Ohm (V = I * R) para calcular la ESR del condensador. Donde:
     • V es la tensión de pico a través del condensador (medida en el paso 4).
     • I es la corriente de pico (medida en el paso 3).
     • R es la ESR que estás calculando.
6. Repeticiones y promedio:
   • Realiza varias mediciones para obtener un promedio preciso de la ESR, ya que las mediciones pueden variar ligeramente.

Es importante tener en cuenta que este método de medición de la ESR es una aproximación y puede no ser tan preciso como el uso de un medidor de ESR dedicado. Los multímetros no están diseñados específicamente para medir la ESR, por lo que los resultados pueden estar sujetos a errores debido a la influencia de otros componentes del circuito.

Un detalle importante es que el multímetro debe ser capaz de medir con precisión el voltaje de corriente alterna de la frecuencia que estamos utilizando. Muchos multímetros baratos están diseñados para medir corriente alterna únicamente de 50 o 60hz y no son capaces de medir en frecuencias relativamente altas.

Por poner un ejemplo, mi multímetro de mano Uni-T UT71C, que es de calidad media, es capaz de medir voltaje de corriente alterna (CA) en un rango de frecuencia que va desde 10 Hz hasta 100 Khz.

Ten en cuenta que la precisión de las mediciones puede variar según la frecuencia y otros factores, por lo que siempre es recomendable consultar el manual del multímetro o las especificaciones del fabricante para obtener información detallada sobre su capacidad de medición en diferentes rangos de frecuencia.

Medición de ESR con un multímetro y un oscilador

Si no tienes un generador de funciones, puedes realizar la medición con la ayuda de un oscilador.

No es necesario que el oscilador tenga una gran estabilidad ni precisión.

Un oscilador es fácil de montar, barato y rápido. Los hay que muchos tipos: con un transistor, con dos, con un circuito integrado como el NE555, un OpAmp, con una red L-C… mira cuál te conviene más y seguramente tengas a mano los componentes y lo puedas construir en un rato (incluso recuperados de cualquier aparato que ya no sirva).

En internet encontrarás miles de proyectos y tutoriales para la construcción del oscilador. Construir un oscilador es un proyecto al alcance de cualquiera, ¡te animo a que construyas el tuyo!

Una vez que tengas el oscilador, la mecánica es exactamente la misma que con el generador de funciones del punto anterior.

Recuerda que, para la mayoría de los usos, no necesitas medir la ESR con precisión. Cualquier oscilador que «más o menos encaje» te servirá.

Medición de ESR con un multímetro y un Arduino (ESP8266, ESP32, etc)

Un Arduino, ESP8266, ESP32, etc. puede convertirse es un sencillo y preciso oscilador de 100 Khz.

El código puede ser tan sencillo como este:

#include <TimerOne.h>
//UNO only

void setup()
{
pinMode(9,OUTPUT);
pinMode(10,OUTPUT);

Timer1.initialize(10);  // Frequency, 10us = 100khz
Timer1.pwm(9,512);       // 50% DC on pin 9

//Timer1.pwm(10,255);    // 25% DC on pin 10
}

void loop()
{
}

Una vez que tenemos el Arduino funcionando como un oscilador, podemos seguir exactamente el procedimiento descrito anteriormente.

Si queremos mejorar el medidor, podemos sacar mucho más de nuestro Arduino para medir ESR.

Con muy pocos componentes adicionales, podemos utilizar un convertidor Analógico-Digital del Arduino para medir la caída de tensión y mostrar directamente la ESR, incluso conectando un display.

Hay muchos proyectos de medidor de ESR con Arduino en internet, desde lo más básico a lo más completo. Si te animas a construir uno, te recomiendo que hagas una búsqueda en San Google y encuentres el que quieres construir o busques inspiración para diseñar el tuyo propio.

Medición de ESR con un Osciloscopio

Si tienes un osciloscopio a tu disposición, descubrirás cómo usarlo para medir la ESR de un condensador. Con instrucciones detalladas y una comparación de ventajas y desventajas en comparación con otros métodos.

Este apartado está en preparación, ya que quiero acompañarlo de un video detallando todo el proceso.

Medición «en circuito»

En ocasiones, cuando estamos diagnosticando una fuente de alimentación conmutada, hay que medir muchos condensadores y esto puede ser un poco tedioso, por el tiempo de desoldarlos, medirlos y volverlos a soldar donde estaban.

La buena noticia es que es posible medir la ESR de los condensadores «en circuito», sin desconectarlos de la placa.

Ahora bien, es importante comprender lo que estamos haciendo y sus implicaciones, para evitar dar por buenos condensadores que están mal o sustituir condensadores que están en buen estado.

Lo importante es comprender que, conectados al condensador que estamos midiendo, hay otros componentes conectados, que pueden afectar a la medida.

Por ejemplo, si el condensador que estamos midiendo tiene otro condensador en paralelo con baja ESR (u otro componente con baja resistencia), el resultado estará influido por este otro componente en paralelo y la ESR aparente será muy baja y lo podríamos dar por buena.

Algunas de estas implicaciones de medir la ESR de condensadores electrolíticos en circuito son:

• Posibilidad de medir sin desconectar el condensador: Una ventaja de medir la ESR en circuito es que no es necesario desoldar el condensador del circuito, lo que ahorra tiempo y evita dañar el componente o el circuito. Sin embargo, esto solo es posible si el circuito está apagado y descargado, y si no hay otros componentes que interfieran con la medición, como resistencias de bajo valor en paralelo al condensador.
• Necesidad de un medidor de ESR específico: Para medir la ESR en circuito se requiere un instrumento especializado que aplique una señal alterna de alta frecuencia (usualmente unos 100 kHz) y bajo voltaje, para no activar los semiconductores conectados al condensador (en muchas ocasiones en torno a los 100mV).
• Necesidad de ser muy observador sobre lo que realmente estamos midiendo: Medir la ESR en circuito significa que tendremos que estar muy pendientes de cómo afecta a la medida todo el entorno del condensador para interpretarla correctamente.

Otros usos del medidor de ESR

Si tenemos un medidor de ESR, es bueno saber que nos puede servir para algo más que medir la ESR de condensadores, y en ocasiones nos puede resultar útil.

Un medidor de ESR, al fin y al cabo, lo que hace es medir la resistencia de un condensador, y lo hace en corriente alterna (normalmente a 100 Khz). El resultado suele ser (especialmente en condensadores grandes y de alto voltaje) una resistencia muy baja, del orden de mili ohmios.

Medidor de ESR como miliohmmetro

¿Qué pasa si medimos una resistencia con un medidor de ESR?

Pues que podemos medirla estupendamente y con gran precisión, siempre y cuando sea de bajo valor. De manera que, si tenemos un buen medidor de ESR, tendremos escondido además un medidor de mili ohmios, posiblemente de buena precisión.

Medir la resistencia interna de baterías con un medidor de ESR

Sé que hay gente que utiliza el medidor de ESR para medir la resitencia interna de la baterías pero la verdad es que no lo he hecho nunca y no tengo ni idea de cómo se hace.

Me parece un buen tema para investigar. Si tú ya lo has hecho, deja tu experiencia en los comentarios.

ESR Típica de Diferentes Condensadores

Valores Típicos de ESR

Aquí tienes una tabla que muestra los valores típicos de ESR para condensadores electrolíticos de diferentes capacidades y medidas.

Esta tabla es solo orientativa y se refieren a condensadores de buena calidad. Es normal que los condensadores chinos económicos que a menudo compramos en AliExpress, eBay o sitios similares, tengan unos valores bastante superiores.

Yo, personalmente y por regla general y para reparaciones de cosas económicas de calidad media, si el condensador que voy a poner tiene una ESR máxima del doble de lo que pone en la tabla, lo doy por bueno.

La calidad de los condensadores de una fuente conmutada determina en gran medida la calidad de la propia fuente. Si quieres mejorar una fuente con condensadores mediocres, con cambiar sus condensadores por otros de alta calidad, habrá mejorado significativamente.

A la hora de reparar fuentes conmutadas, también debes se cuidadoso a la hora de seleccionar los condensadores que utilizarás, y buscar el equilibrio correcto entre el precio y su disponibilidad y el resultado de la reparación.

Los condensadores de buena calidad no son baratos, ni es tan fácil comprarlos en AliExpress a buen precio, por lo que para el hobbista no es tan fácil tener un montón de condensadores almacenados, de diferentes capacidades y voltajes, listos para cuando los necesites.

Cuidado con los condensadores en corto

Aunque no es demasiado habitual, es importante tener siempre en mente que un condensador puede estar en cortocircuito.

El problema es que cuando el condensador está en cortocircuito su ESR será de casi 0Ω, y un medidor básico de ESR nos dirá que el condensador está perfecto.

Por este motivo, no deberíamos medir solo la ESR para dar por bueno un condensador, sino que deberíamos medir además su capacidad y continuidad con un multímetro.

Algunos medidores de ESR hacen esta comprobación automáticamente y nos indican si el condensador que estamos midiéndo está en corto.

La ESR y la impedancia no es lo mismo

La impedancia y la ESR son dos conceptos diferentes en la teoría de circuitos eléctricos y es bueno conocerlo, aunque a efectos prácticos, cuando estamos reparando fuentes de alimentación conmutadas, podemos obviarlo, la mayor parte de las veces.

La impedancia es una medida de oposición que presenta un circuito a una corriente cuando se aplica una tensión. La impedancia extiende el concepto de resistencia a los circuitos de corriente alterna (CA), y posee tanto magnitud como fase, a diferencia de la resistencia, que solo tiene magnitud.

En otras palabras, la impedancia es una medida de la dificultad que presenta un circuito para permitir el flujo de corriente alterna. La impedancia se mide en ohmios (Ω) y se compone de dos componentes: la resistencia y la reactancia.

La resistencia es el componente de la impedancia que se opone al flujo de corriente continua (CC) y se mide en ohmios. La reactancia, por otro lado, es el componente que se opone al flujo de corriente alterna (CA) y también se mide en ohmios. La reactancia puede ser inductiva o capacitiva, dependiendo del tipo de componente que esté presente en el circuito

La principal diferencia entre la impedancia y la ESR es que la impedancia es una medida de la oposición total que presenta un circuito a una corriente alterna, mientras que la ESR solo se refiere a la resistencia que presenta un capacitor a una corriente alterna. Además, mientras que la impedancia se compone tanto de resistencia como de reactancia, la ESR solo se refiere a la resistencia del capacitor.

A 100 Khz la impedancia es prácticamente cero en condensadores grandes, digamos más de 10 uF.

¿Dónde comprar condensadores de baja ESR y qué marcas?

A la hora de reparar fuentes de alimentación conmutada, es muy importante prestar atención a qué condensadores electrolíticos utilizamos como sustitutos.

Durante mucho tiempo hubo consenso en que solo los condensadores de baja ESR de origen japones eran fiables. Parece que en los últimos tiempos se admite que algunas marcas chinas también pueden ser aceptables.

Hay que tener en cuenta que, dicen casi todos los entendidos, la mayoría de condensadores japoneses que se pueden comprar en sitios como AliExpress, eBay, etc. son falsificaciones.

Algunas marcas que dicen que son aceptables, son:

• Si quieres algo más barato, pero de calidad decente, compra Samxon, Samwha, SAMYOUNG, Lelon, Yageo, Jamicon (adquirida por Yageo), Elite, L-tec, Hitano.
• Rubycon, Panasonic, Nippon/United Chemi-con, Nichicon, Elna son las mejores, pero también son muy caras.

La mayoría de condensadores de baja ESR de AliExpress sin marca, son demasiado malos para arriesgarse con ellos si no es para hacer algún experimento.

No te fijes sólo en la marca, hay muchas series diferentes que difieren mucho en la vida útil y el estrés aceptable.

Un buen sitio para comprar condensadores en Europa, sabiendo que son originales y de buena calidad, es TME.EU. Envían desde Polonia y tienen unos precios y costes de envío razonables.

Una lista, más exhaustiva, que encontré por internet, y con la que estoy bastante de acuerdo, es la siguiente:

Condensadores baja ESR de primer nivel (Japón)

• Nichicon
• United Chemi-Con (Nippon Chemi-Con)
• Rubycon (cuidado, existe la Rulycon que es casi igual, pero mucho peor (último grado))
• Sanyo/Sancon
• Panasonic (la mayoría de las veces hay un logotipo M en el condensador)
• Hitachi
• FPCAP (condensador de polímero funcional)
• ELNA
• Marcon (si los ves, tienen al menos 25 años, hay cuatro números escritos en ellos, por ejemplo: 9110, eso significa que el condensador se fabricó en la 10ª semana de 1991. Algunos otros condensadores también tienen esta información)

Condensadores baja ESR de primer nivel (EE.UU. y Europa)

• Cornell Dubilier (EE.UU.)
• Illinois Capacitor (actualmente propiedad de Cornell Dubilier)
• Kemet Corporation (EE.UU.) (probablemente no encontrarás condensadores de Kemet ni de Vishay en equipos de consumo porque la mayoría se destinan a automoción, telecomunicaciones y uso industrial, pero los condensadores cerámicos y de tántalo son muy buenos)
• Vishay (US) (igual que Kemet. ROE también es un condensador Vishay)
• EPCOS (actualmente TDK, Alemania)
• Würth Elektronik (Alemania)

Condensadores baja ESR de segundo nivel:

• Teapo
• Taicon (pertenece a Nichicon)
• SamXon (son peores que otros condensadores de segundo nivel)
• Toshin Kogyo
• Elite
• Daewoo (a veces sólo se muestra el logotipo, y éste se parece algo al de Huawei)

Condensadores baja ESR de tercer nivel (los seis primeros condensadores son mejores que los demás):

• Jamicon
• CapXon
• Su’scon
• OST
• Partsnic
• Lelon
• Aircon
• Canicon
• Chhsi
• Choyo
• CTC
• DST
• Fuh Yin
• Fuhjyyu
• Gloria
• G-Luxon
• GL
• Gsc
• Hec
• Hermei
• I.Q.
• Jackcon
• JDEC
• Jee
• Jpcon
• Jun Fu
• Licon
• Nkcon
• Nrsy
• Pce-tur
• Raycon
• Rubysun
• Rulycon
• Skywell
• Stone
• Supacon
• Tayeh
• Tocon
• Wendell
• Yec

¿Quieres saber más sobre la ESR?

Este artículo no ha pretendido ser académico, simplemente algo que dé al aficionado una idea general para empezar a tener en cuenta la ESR.

El fin principal del artículo es hacer la ESR entendible para un aficionado, sobre todo a un nivel práctico, alejados de los tecnicismos que la mayoría de las páginas de internet utilizan cuando hablan de la ESR.

Por otro lado, la ESR es un tema muy amplio y se podría escribir, no un artículo sino varios libros, toda una enciclopedia, y aun así no tratarla en toda su profundidad.

En el siguiente artículo del blog tienes una aplicación práctica de la medición de ESR, y una avería provocada por alta ESR:

Espero que este artículo te haya resultado ameno e interesante. Visítalo de vez en cuando porque lo iré ampliando.