FAE-Design-Tipp powered by Digi-Key Was versteht man bei Kondensatoren unter ESR?

Tipps des Digi-Key Application Engineering.
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Warum ist er wichtig, und wie wird er bestimmt?

Der Ersatzserienwiderstand (im Modell durch Resr dargestellt) beschreibt die Verluste, die im Zusammenhang mit einer sich durch einen Kondensator bewegenden Ladung auftreten. Der Widerstand der Elektrode und des Leitermaterials sind ein beitragender Faktor. Außerdem treten Verluste innerhalb des dielektrischen Materials selbst auf und sind oft dominant. Die Relevanz des ESR auf die Kondensatorauswahl hat zwei Aspekte:

  • er beeinflußt die AC-Antwort des Kondensators
  • er begrenzt die zugelassene Menge von AC-Strom, der aufgrund der thermischen Grenzen durch den Kondensator fließen kann.

Der Stromfluss durch den ESR eines Kondensators führt zu I2R-Verlusten – wie bei jedem anderen Widerstand. Zudem verursacht er einen Temperaturanstieg innerhalb des Kondensators, der zu einer verminderten Lebensdauer des Geräts beiträgt.

Der ESR wird durch Gerätetyp und Konstruktion beeinflusst und auch, in unterschiedlichem Ausmaß, durch die Temperatur und Prüffrequenz. In vielen Fällen wird der ESR eines Kondensators nicht direkt in einem Datenblatt angegeben, sondern vielmehr in Form eines zusammenfassenden Terms wie Q, Verlustfaktor (DF) oder tan δ angegeben. Alle sind Quotienten des ESR und der kapazitiven Reaktanz des Kondensators (XC) – nur eben anders ausgedrückt. tan δ und der Verlustfaktor werden als ESR/XC berechnet und sind im Wesentlichen der gleiche Wert. Es sollte aber beachtet werden, dass der Verlustfaktor üblicherweise als Prozentwert ausgedrückt wird und nicht als ein einfacher dimensionsloser Faktor. Q ist einfach der Kehrwert von tan δ oder XC/ESR.

Weitere Informationen zu den nicht-idealen Eigenschaften von Kondensatoren finden sich unter:

https://eewiki.net/display/Motley/Non-Ideal+Properties+of+Capacitors.

Digi-Key Application Engineering

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