La ESR (Resistencia Serie Equivalente) de los Condensadores

Modificado por 煤ltima vez hace 4 semanas

Para muchos aficionados a la electr贸nica, el mundo de los condensadores es fascinante. Estos peque帽os componentes son fundamentales en una amplia variedad de aplicaciones, desde fuentes de alimentaci贸n hasta circuitos de audio. Sin embargo, hay una propiedad cr铆tica que a menudo pasa desapercibida pero que tiene un impacto sustancial en su rendimiento: la ESR (Resistencia Serie Equivalente). En este art铆culo, exploraremos la ESR de los condensadores, desde su definici贸n hasta su medici贸n y su impacto en los circuitos electr贸nicos.

Entendiendo la ESR (Resistencia Serie Equivalente) de los Condensadores

Un condensador 芦perfecto禄 o 芦ideal禄 deber铆a ser una capacidad pura, sin ninguna resistencia a帽adida, pero en la pr谩ctica, todos los condensadores tienen una resistencia interna. Es como si en serie con la capacidad hubiera una resistencia.

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

La ESR (Resistencia Serie Equivalente) y la resistencia en corriente continua (CC) son dos conceptos relacionados con la oposici贸n al flujo de corriente el茅ctrica, 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 se帽ales 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 var铆a con la frecuencia de la se帽al.

2. Frecuencia de Operaci贸n:

  • ESR: La ESR se manifiesta en su mayor铆a en circuitos de alta frecuencia, donde la corriente alterna cambia de direcci贸n r谩pidamente. 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 est谩 relacionada principalmente con los condensadores y se refiere a la resistencia interna de un condensador real. Es una propiedad intr铆nseca 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 el茅ctricos, y es una propiedad inherente de estos componentes.

4. Medici贸n:

  • ESR: La ESR se mide generalmente con instrumentos especializados, como medidores de ESR o capac铆metros.
  • Resistencia en Corriente Continua: La resistencia en CC se mide con un ohm铆metro o mult铆metro en circuitos de corriente continua.

En resumen, la ESR y la resistencia en corriente continua son conceptos relacionados con la oposici贸n al flujo de corriente el茅ctrica, pero se aplican a diferentes tipos de corriente y componentes. La ESR es cr铆tica 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 dise帽ar circuitos electr贸nicos efectivos.

Definici贸n de ESR

La ESR, o Resistencia Serie Equivalente, es una propiedad el茅ctrica que se refiere a la resistencia el茅ctrica que se encuentra en serie con un condensador en un circuito. Esencialmente, representa la resistencia interna de un condensador real, lo que es una caracter铆stica 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 electr贸nica, en la barra de un bar lo que es la ESR. le dir铆a algo as铆 como 芦Representa las p茅rdidas de un condensador y va aumentando con el tiempo, como las canas禄.

Por qu茅 Deber铆as Conocerla

Tener un conocimiento profundo sobre la ESR de los condensadores no es f谩cil (ni necesario para desenvolverte solventemente como aficionado), pero si es importante que comprendas, por un lado, por qu茅 la tienes que tener en cuenta y, por otro lado, c贸mo medirla e identificar si te est谩 causando problemas.

Impacto de la ESR en las Fuentes de Alimentaci贸n Conmutadas

Fuente de alimentaci贸n SMPS con muchos condensadores

El aumento de la ESR de los condensadores electrol铆ticos es la causa m谩s frecuente de aver铆as en las fuentes de alimentaci贸n conmutadas.

Entender por qu茅 las fuentes de alimentaci贸n conmutadas pueden experimentar problemas cuando la ESR de los condensadores es alta es esencial para los aficionados a la electr贸nica.

Aqu铆 hay algunas razones clave:

  1. P茅rdida de Energ铆a: La ESR disipa energ铆a en forma de calor debido a la resistencia en serie con el condensador. En las fuentes de alimentaci贸n conmutadas, donde la eficiencia es crucial, cualquier p茅rdida de energ铆a es indeseable. Una ESR alta puede resultar en una mayor disipaci贸n de calor, lo que reduce la eficiencia global de la fuente de alimentaci贸n.
  2. Estabilidad de la Tensi贸n de Salida: Las fuentes de alimentaci贸n conmutadas generan una tensi贸n de salida precisa. Sin embargo, la ESR puede causar fluctuaciones en la tensi贸n de salida, lo que puede tener un impacto negativo en los dispositivos electr贸nicos conectados. La falta de estabilidad en la tensi贸n de salida puede da帽ar componentes sensibles y hacer que los dispositivos no funcionen correctamente.
  3. Respuesta a Transitorios: Las fuentes de alimentaci贸n conmutadas a menudo deben responder r谩pidamente a cambios en la carga o en la tensi贸n 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 alimentaci贸n ante cambios bruscos en la carga.
  4. Vida 脷til de la Fuente de Alimentaci贸n: Una ESR excesivamente alta puede causar un aumento en la temperatura de los componentes internos de la fuente de alimentaci贸n. Este aumento de temperatura puede acortar la vida 煤til de la fuente de alimentaci贸n y aumentar el riesgo de fallos prematuros.

Los 芦efectos directos禄 que te acabo de comentar, pueden provocar otros 芦efectos indirectos禄, muy habituales y que pueden convertirse en 芦el problema visible禄: Es normal que las fuentes de alimentaci贸n conmutadas incluyan alg煤n sistema de supervisi贸n y protecci贸n que provoquen que, por ejemplo, una inestabilidad en el voltaje de salida active dicho sistema y que la fuente deje de funcionar 芦por protecci贸n禄.

Dicho que otra forma, el 芦problema visible禄 de una fuente de alimentaci贸n, puede ser que no tiene voltaje de salida, pero puede deberse al 芦problema real禄 de que la alta ESR de un condensador est谩 provocando que la tensi贸n no sea estable y el integrado controlador lo detecta y corta la salida como protecci贸n.

Para evitar problemas de ESR en las fuentes de alimentaci贸n conmutadas, es esencial seleccionar y utilizar condensadores de alta calidad con una ESR baja. Los condensadores de tantalio y los condensadores electrol铆ticos de aluminio de alta calidad suelen ser una elecci贸n adecuada para aplicaciones de fuentes de alimentaci贸n.

驴Por qu茅 aumenta la ESR con el tiempo?

Condensador en mal estado

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 aver铆as en las fuentes de alimentaci贸n conmutadas.

Aqu铆 hay algunos motivos comunes:

  1. Envejecimiento del Electrodo o Electr贸lito: En los condensadores electrol铆ticos 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 electrol铆tico pueden degradarse con el tiempo debido a factores como la temperatura, la tensi贸n de trabajo y el estr茅s el茅ctrico. Esto puede provocar una disminuci贸n en la conductividad y, por lo tanto, un aumento en la ESR.
  2. Desgaste de los Electrodos: En condensadores electrol铆ticos, los electrodos est谩n en contacto con el electrolito. Con el tiempo, debido a procesos de corrosi贸n o degradaci贸n, los electrodos pueden deteriorarse, lo que aumenta la ESR. Esto es especialmente cierto en aplicaciones donde los condensadores est谩n sometidos a condiciones adversas, como altas temperaturas.
  3. Altas Temperaturas: Las altas temperaturas aceleran el envejecimiento de los componentes electr贸nicos, incluyendo los condensadores. Cuando un condensador trabaja a temperaturas superiores a las especificaciones recomendadas, su ESR tiende a aumentar m谩s r谩pidamente con el tiempo.
  4. Sobretensi贸n y Sobrecorriente: La exposici贸n a sobretensiones y sobrecorrientes, que a veces ocurren en circuitos el茅ctricos, puede da帽ar los condensadores y aumentar su ESR. Esto es especialmente cierto en aplicaciones en las que los condensadores est谩n sometidos a condiciones extremas.
  5. Vibraciones y Estr茅s Mec谩nico: En entornos donde los condensadores est谩n sujetos a vibraciones o estr茅s mec谩nico el estr茅s f铆sico puede da帽ar la estructura interna de los condensadores, lo que a su vez puede aumentar la ESR con el tiempo.
  6. Contaminaci贸n o Humedad: La presencia de humedad o contaminantes dentro del condensador puede provocar cambios en sus propiedades el茅ctricas, incluyendo un aumento en la ESR. La humedad puede afectar negativamente el rendimiento de los condensadores.
  7. Calentamiento C铆clico: Los ciclos de encendido y apagado en equipos electr贸nicos, como fuentes de alimentaci贸n 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.

Medici贸n de la ESR

Herramientas para medirla la ESR

Medir la ESR es f谩cil si se tiene el instrumento adecuado, pero no es tan sencillo si lo 煤nico que se tiene es un mult铆metro (incluso si es uno de calidad) ya que no es un par谩metro que suelan medir.

Diagrama ficticio de condensador antiguo (inventado)

Una buena noticia es que, en la mayor铆a de ocasiones, no es necesario medir la ESR con precisi贸n. Ten en cuenta que cuando reparamos fuentes de alimentaci贸n conmutadas un condensador electrol铆tico que est茅 produciendo su mal funcionamiento tendr谩 un valor de ESR varias veces superior al deseado. Podemos, por ejemplo, encontrar un condensador de 470碌F y 10V (deber铆an estar sobre los 0.42惟 de ESR, como veremos luego) y que mida 5惟 (esto es un incremento de m谩s de 10 veces).

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

Medici贸n con un medidor de ESR espec铆fico

Es la forma adecuada de medir la ESR de condensadores.

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

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

Me limitar茅 a decirte cual es el que yo tengo, y hacerte un breve resumen de sus caracter铆sticas.

Medici贸n con medidor de ESR con un MESR-100
Medidor de ESR

MESR-100 ESR Meter

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

Hay medidores mejores (y m谩s caros) pero este es un medidor que lleva a帽os en el mercado y, especialmente para su precio, tiene buena reputaci贸n.

Puedes encontrar pinchando aqu铆 la p谩gina de AliExpress donde compr茅 el MESR-100. Tard贸 5 d铆as en llegarme a casa y fue el mejor precio que encontr茅, con diferencia (42,73鈧, incluyendo env铆o, con los descuentos que pude aplicar).

Especificaciones:
Precisi贸n del rango (despu茅s de cero, tiempo de actualizaci贸n (modo manual)
Probado con 1,10, el modo autom谩tico 100R tarda de 0 a 2S, m谩s tiempo
Resistencia) depende del valor de capacitancia.
0.000 a 1.000R 1% + 2 D铆gitos ~ 0.0-
1.000 a 10.00R 1% + 1 d铆gito ~ 0, 0, 2, 2,
10,00 a 100.0R 2% + 1 d铆gito ~ 0, 0, 2, 0, 2, 2, 2, 1 d铆gito
Precisi贸n: Hasta 1% (detalle en la tabla anterior)
Amplio rango de medici贸n: >1uF
Alta resoluci贸n: 4 d铆gitos, o 0.001Ohm @ rango de 1 惟
Voltaje de medici贸n: <~ 40mV RMS (VOLTAJE DE PRUEBA)
Alimentaci贸n externa: 5V micro USB
Corriente de funcionamiento: 0.02A
Bater铆a: 2 pilas AA de 1,5 V (no incluidas)
Duraci贸n de la bater铆a: >80 horas
Tama帽o del art铆culo: aproximadamente 14,5*8*3cm/5,7*3,1*1.2in
Peso del art铆culo: aproximadamente 139,6g/4,9 oz
Tama帽o 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 espec铆fico (este en concreto) podr铆amos decir que son las siguientes:

  • Es un instrumento especializado que mide la ESR de una forma 芦adecuada禄 y nos proporciona una medida fiable y de buena precisi贸n sobre un amplio espectro de condensadores diferentes.
  • Permite la medida de ESR 芦en circuito禄. No es necesario que desoldemos el condensador de la placa para poderlo medir.
  • Al aplicar al circuito menos de 40mV RMS para hacer la medici贸n, no activa otros semiconductores que pudiera haber conectados, falseando la medida.
Medici贸n con medidor de componentes 芦Transistortester禄 o TC-1

Este aparato es simplemente incre铆ble. No podr铆a vivir sin 茅l (bueno, s铆, pero mi vida ser铆a un poco m谩s dura). Se trata de un aparato completamente imprescindible para el aficionado a la electr贸nica.

Medici贸n de ESR

Algo estupendo de este medidor es que no se limita a hacer la medici贸n que le digamos, sino que es capaz de identificar, por s铆 mismo y de forma autom谩tica, el componente que le conectamos y CARACTERIZARLO (esto es, darnos juntos y a la vez todos los par谩metros 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 ni帽os. Esto es todo lo que hay que hace:

  1. Conexi贸n del Condensador: Para medir el ESR de un condensador, primero debes conectar el condensador al medidor TC-1. Aseg煤rate de que el condensador est茅 descargado antes de realizar la medici贸n.
  2. Pulsa el bot贸n de an谩lisis: El medidor de componentes TC-1 generar谩 una se帽al de prueba de una frecuencia determinada, generalmente en el rango de kilohertzios. La frecuencia es importante para obtener una medici贸n precisa del ESR, ya que la resistencia en serie del condensador puede variar seg煤n la frecuencia.
  3. Medici贸n del Impedancia: El medidor enviar谩 una se帽al de prueba a trav茅s del condensador y medir谩 la impedancia resultante. La impedancia es una medida de la oposici贸n al flujo de corriente en un componente y se compone de dos componentes principales: la resistencia (ESR) y la reactancia capacitiva. El medidor a铆sla la resistencia en serie (ESR) del condensador en la medici贸n.
  4. Visualizaci贸n de Resultados: Los resultados de la medici贸n del ESR se mostrar谩n en la pantalla del medidor TC-1. Por lo general, se mostrar谩 el valor de ESR en ohmios.

Lo bueno de comprar un medidor como este, aparte de su bajo precio, es que nos servir谩 solo para medir la ESR de los condensadores, sino que nos ser谩 mucho m谩s 煤til con sus funcionalidades adicionales.

LCR-TC1
Mi medidor LCR-TC1

Este es mi medidor. Lo compr茅 en el 2019 y sigue funcionando estupendamente. En este momento cuesta menos de 14鈧 en AliExpress y, en Espa帽a, lo entregan en 5 d铆as.

Algunas versiones muy bonitas, con men煤s 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 芦de cualquier manera禄 cometiendo un mont贸n de errores y generando muchos problemas. Te recomiendo que compres el LCR-TC1, que es un modelo que lleva muchos a帽os y funciona muy bien.

Tienes un art铆culo donde puedes ver el LCR-TC1 con m谩s detalle aqu铆:

Medici贸n de ESR con un mult铆metro

Los mult铆metros 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 excepci贸n).

Si lo 煤nico que tienes es un mult铆metro, lo siento, pero no vas a poderla medir.

Sin embargo, siguen quedando dos posibilidades:

  • Si, adem谩s del mult铆metro, tienes un generador de funciones, podr谩s hacer una aproximaci贸n a la ESR.
  • Utilizando un circuito oscilador (que puedes construir t煤 mismo f谩cilmente) de una frecuencia y amplitud de onda conocida.
  • Utilizando un Arduino (u otro controlador, como un ESP8266, ESP32, STM32, PIC o similar)

Medici贸n de ESR con un mult铆metro y un generador de funciones

La medici贸n de la ESR (Resistencia Serie Equivalente) de un condensador con un mult铆metro y un generador de funciones puede ser un proceso un poco m谩s complejo que con instrumentos de medici贸n especializados, pero sigue siendo factible. Aqu铆 hay una descripci贸n general de c贸mo llevar a cabo este proceso:

Herramientas y materiales necesarios:

  1. Mult铆metro: Un mult铆metro digital que sea capaz de medir resistencia y corriente alterna (CA) es esencial. Aseg煤rate de que est茅 en buenas condiciones y correctamente calibrado.
  2. Generador de Funciones: Un generador de funciones es necesario para aplicar una se帽al de prueba al condensador. Aseg煤rate de que el generador de funciones est茅 configurado correctamente.
  3. Condensador a Medir: El condensador del que deseas medir la ESR.

Pasos para medir la ESR con un mult铆metro y un generador de funciones:

  1. Configura el generador de funciones:
    • Configura el generador de funciones para generar una se帽al de onda cuadrada a una frecuencia espec铆fica. La frecuencia depende de tus necesidades, pero com煤nmente se utiliza una frecuencia de 100 kHz. Esta frecuencia es adecuada para medir la ESR de condensadores de electr贸nica.
  2. Conexi贸n 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.
    • Aseg煤rate de que la polaridad del condensador sea respetada.
  3. Medici贸n de la corriente de pico:
    • Establece el mult铆metro en la funci贸n de medici贸n de corriente alterna (CA).
    • Conecta el mult铆metro en serie con uno de los terminales del condensador para medir la corriente de pico. Esto se hace para calcular la ESR.
  4. Medici贸n de la tensi贸n de pico:
    • Configura el mult铆metro en la funci贸n de medici贸n de voltaje (CA o AC) y con茅ctalo en paralelo con el condensador para medir la tensi贸n de pico a trav茅s del condensador.
  5. C谩lculo de la ESR:
    • Utiliza la ley de Ohm (V = I * R) para calcular la ESR del condensador. Donde:
      • V es la tensi贸n de pico a trav茅s del condensador (medida en el paso 4).
      • I es la corriente de pico (medida en el paso 3).
      • R es la ESR que est谩s 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 m茅todo de medici贸n de la ESR es una aproximaci贸n y puede no ser tan preciso como el uso de un medidor de ESR dedicado. Los mult铆metros no est谩n dise帽ados espec铆ficamente 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 mult铆metro debe ser capaz de medir con precisi贸n el voltaje de corriente alterna de la frecuencia que estamos utilizando. Muchos mult铆metros baratos est谩n dise帽ados para medir corriente alterna 煤nicamente de 50 o 60hz y no son capaces de medir en frecuencias relativamente altas.

Por poner un ejemplo, mi mult铆metro 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 precisi贸n de las mediciones puede variar seg煤n la frecuencia y otros factores, por lo que siempre es recomendable consultar el manual del mult铆metro o las especificaciones del fabricante para obtener informaci贸n detallada sobre su capacidad de medici贸n en diferentes rangos de frecuencia.

Medici贸n de ESR con un mult铆metro y un oscilador

Si no tienes un generador de funciones, puedes realizar la medici贸n con la ayuda de un oscilador.

No es necesario que el oscilador tenga una gran estabilidad ni precisi贸n.

Un oscilador es f谩cil de montar, barato y r谩pido. 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 cu谩l te conviene m谩s 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 encontrar谩s miles de proyectos y tutoriales para la construcci贸n del oscilador. Construir un oscilador es un proyecto al alcance de cualquiera, 隆te animo a que construyas el tuyo!

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

Recuerda que, para la mayor铆a de los usos, no necesitas medir la ESR con precisi贸n. Cualquier oscilador que 芦m谩s o menos encaje禄 te servir谩.

Medici贸n de ESR con un mult铆metro y un Arduino (ESP8266, ESP32, etc)

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

El c贸digo 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 m谩s de nuestro Arduino para medir ESR.

Con muy pocos componentes adicionales, podemos utilizar un convertidor Anal贸gico-Digital del Arduino para medir la ca铆da de tensi贸n y mostrar directamente la ESR, incluso conectando un display.

Hay muchos proyectos de medidor de ESR con Arduino en internet, desde lo m谩s b谩sico a lo m谩s completo. Si te animas a construir uno, te recomiendo que hagas una b煤squeda en San Google y encuentres el que quieres construir o busques inspiraci贸n para dise帽ar el tuyo propio.

Medici贸n de ESR con un Osciloscopio

Si tienes un osciloscopio a tu disposici贸n, descubrir谩s c贸mo usarlo para medir la ESR de un condensador. Con instrucciones detalladas y una comparaci贸n de ventajas y desventajas en comparaci贸n con otros m茅todos.

Este apartado est谩 en preparaci贸n, ya que quiero acompa帽arlo de un video detallando todo el proceso.

Medici贸n 芦en circuito禄

En ocasiones, cuando estamos diagnosticando una fuente de alimentaci贸n 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 芦en circuito禄, sin desconectarlos de la placa.

Ahora bien, es importante comprender lo que estamos haciendo y sus implicaciones, para evitar dar por buenos condensadores que est谩n mal o sustituir condensadores que est谩n 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 estar谩 influido por este otro componente en paralelo y la ESR aparente ser谩 muy baja y lo podr铆amos dar por buena.

Algunas de estas implicaciones de medir la ESR de condensadores electrol铆ticos 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 da帽ar el componente o el circuito. Sin embargo, esto solo es posible si el circuito est谩 apagado y descargado, y si no hay otros componentes que interfieran con la medici贸n, como resistencias de bajo valor en paralelo al condensador.
  • Necesidad de un medidor de ESR espec铆fico: Para medir la ESR en circuito se requiere un instrumento especializado que aplique una se帽al 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 c贸mo 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 m谩s que medir la ESR de condensadores, y en ocasiones nos puede resultar 煤til.

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

驴Qu茅 pasa si medimos una resistencia con un medidor de ESR?

Pues que podemos medirla estupendamente y con gran precisi贸n, siempre y cuando sea de bajo valor. De manera que, si tenemos un buen medidor de ESR, tendremos escondido adem谩s un medidor de mili ohmios, posiblemente de buena precisi贸n.

Medir la resistencia interna de bater铆as con un medidor de ESR

S茅 que hay gente que utiliza el medidor de ESR para medir la resitencia interna de la bater铆as pero la verdad es que no lo he hecho nunca y no tengo ni idea de c贸mo se hace.

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

ESR T铆pica de Diferentes Condensadores

Valores T铆picos de ESR

Aqu铆 tienes una tabla que muestra los valores t铆picos de ESR para condensadores electrol铆ticos de diferentes capacidades y medidas.

valores t铆picos de ESR para condensadores electrol铆ticos
Del manual del medidor de ESR Atlas ESR70

Esta tabla es solo orientativa y se refieren a condensadores de buena calidad. Es normal que los condensadores chinos econ贸micos 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 econ贸micas de calidad media, si el condensador que voy a poner tiene una ESR m谩xima 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, habr谩 mejorado significativamente.

A la hora de reparar fuentes conmutadas, tambi茅n debes se cuidadoso a la hora de seleccionar los condensadores que utilizar谩s, y buscar el equilibrio correcto entre el precio y su disponibilidad y el resultado de la reparaci贸n.

Los condensadores de buena calidad no son baratos, ni es tan f谩cil comprarlos en AliExpress a buen precio, por lo que para el hobbista no es tan f谩cil tener un mont贸n 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 est谩 en cortocircuito su ESR ser谩 de casi 0惟, y un medidor b谩sico de ESR nos dir谩 que el condensador est谩 perfecto.

Por este motivo, no deber铆amos medir solo la ESR para dar por bueno un condensador, sino que deber铆amos medir adem谩s su capacidad y continuidad con un mult铆metro.

Algunos medidores de ESR hacen esta comprobaci贸n autom谩ticamente y nos indican si el condensador que estamos midi茅ndo est谩 en corto.

La ESR y la impedancia no es lo mismo

La impedancia y la ESR son dos conceptos diferentes en la teor铆a de circuitos el茅ctricos y es bueno conocerlo, aunque a efectos pr谩cticos, cuando estamos reparando fuentes de alimentaci贸n conmutadas, podemos obviarlo, la mayor parte de las veces.

La impedancia es una medida de oposici贸n que presenta un circuito a una corriente cuando se aplica una tensi贸n. 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 (惟) 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 tambi茅n se mide en ohmios. La reactancia puede ser inductiva o capacitiva, dependiendo del tipo de componente que est茅 presente en el circuito

La principal diferencia entre la impedancia y la ESR es que la impedancia es una medida de la oposici贸n 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. Adem谩s, 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 pr谩cticamente cero en condensadores grandes, digamos m谩s de 10 uF.

驴D贸nde comprar condensadores de baja ESR y qu茅 marcas?

A la hora de reparar fuentes de alimentaci贸n conmutada, es muy importante prestar atenci贸n a qu茅 condensadores electrol铆ticos 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 煤ltimos tiempos se admite que algunas marcas chinas tambi茅n pueden ser aceptables.

Hay que tener en cuenta que, dicen casi todos los entendidos, la mayor铆a 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 m谩s 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 tambi茅n son muy caras.

La mayor铆a de condensadores de baja ESR de AliExpress sin marca, son demasiado malos para arriesgarse con ellos si no es para hacer alg煤n experimento.

No te fijes s贸lo en la marca, hay muchas series diferentes que difieren mucho en la vida 煤til y el estr茅s aceptable.

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

Una lista, m谩s exhaustiva, que encontr茅 por internet, y con la que estoy bastante de acuerdo, es la siguiente:

Condensadores baja ESR de primer nivel (Jap贸n)

  • Nichicon
  • United Chemi-Con (Nippon Chemi-Con)
  • Rubycon (cuidado, existe la Rulycon que es casi igual, pero mucho peor (煤ltimo grado))
  • Sanyo/Sancon
  • Panasonic (la mayor铆a de las veces hay un logotipo M en el condensador)
  • Hitachi
  • FPCAP (condensador de pol铆mero funcional)
  • ELNA
  • Marcon (si los ves, tienen al menos 25 a帽os, hay cuatro n煤meros escritos en ellos, por ejemplo: 9110, eso significa que el condensador se fabric贸 en la 10陋 semana de 1991. Algunos otros condensadores tambi茅n tienen esta informaci贸n)

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 encontrar谩s condensadores de Kemet ni de Vishay en equipos de consumo porque la mayor铆a se destinan a automoci贸n, telecomunicaciones y uso industrial, pero los condensadores cer谩micos y de t谩ntalo son muy buenos)
  • Vishay (US) (igual que Kemet. ROE tambi茅n es un condensador Vishay)
  • EPCOS (actualmente TDK, Alemania)
  • W眉rth 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 s贸lo se muestra el logotipo, y 茅ste se parece algo al de Huawei)

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

  • 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

驴Quieres saber m谩s sobre la ESR?

Este art铆culo no ha pretendido ser acad茅mico, simplemente algo que d茅 al aficionado una idea general para empezar a tener en cuenta la ESR.

El fin principal del art铆culo es hacer la ESR entendible para un aficionado, sobre todo a un nivel pr谩ctico, alejados de los tecnicismos que la mayor铆a de las p谩ginas de internet utilizan cuando hablan de la ESR.

Por otro lado, la ESR es un tema muy amplio y se podr铆a escribir, no un art铆culo sino varios libros, toda una enciclopedia, y aun as铆 no tratarla en toda su profundidad.

En el siguiente art铆culo del blog tienes una aplicaci贸n pr谩ctica de la medici贸n de ESR, y una aver铆a provocada por alta ESR:

Espero que este art铆culo te haya resultado ameno e interesante. Vis铆talo de vez en cuando porque lo ir茅 ampliando.

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