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ESR – Resistência em Série Equivalente

Os capacitores utilizados na prática na construção de circuitos não são componentes ideais, ou seja, que possuem apenas capacitância. Na prática, podemos considerar esses componentes como sendo capacitores ideais em série com uma resistência, a qual é definida como sendo a Resistência em Série Equivalente (ESR – Equivalent Series Resistance), que é uma resistência à corrente elétrica alternada, e medida em frequências determinadas.

A ESR inclui o somatório das resistências do dielétrico, material das placas, da solução eletrolítica (em capacitores eletrolíticos) e até mesmo dos terminais de conexão do componente, medida em uma frequência específica. Assim, a ESR age como se houvesse um resistor em série com o capacitor – daí o nome dessa característica – e, comumente, é a causa de falhas em circuitos eletrônicos que empregam capacitores.

A ESR varia de acordo com o tipo de capacitor considerado, assim como com a frequência e com a temperatura do componente, além de mudar conforme o componente envelhece – a solução eletrolítica evapora ao longo do tempo, aumentando a resistência interna do componente.

Em capacitores cerâmicos essa resistência costuma ser muito pequena, da ordem de poucos miliohms. Ainda assim, essa resistência pode afetar circuitos de RF ou de baixa potência, como por exemplo transmissores de RF portáteis, onde podem ocorrer perdas de energia da bateria, reduzindo assim a eficiência e tempo de vida (uso) do equipamento.

Os capacitores mais afetados pela ESR costumam ser os capacitores eletrolíticos de alumínio e os capacitores de tântalo, podendo chegar a vários ohms de resistência. A ESR tende a aumentar com o tempo de uso, o que traz um problema sério pois pode fazer com que um circuito não funcione de forma adequada, ou mesmo com que o componente se danifique em algum momento.

Problemas causados pela ESR

A resistência em série equivalente é uma característica não-ideal de um capacitor que pode ocasionar diversos problemas de performance em circuitos eletrônicos.

Valores elevados de resistência podem causar diversos tipos de mal funcionamento em um circuito com capacitores. Os principais problemas são:

• O calor dissipado pode causar um aumento de temperatura no componente e até mesmo no circuito, afetando sua operação e danificando o capacitor;
• Uma queda de tensão significativa pode ocorrer, reduzindo a quantidade de energia disponível no circuito, mais uma vez afetando seu funcionamento.

Os circuitos mais afetados são, no geral, os que trabalham com altas frequências ou com altas correntes.

Como medir a ESR

Podemos medir a resistência em série equivalente de um capacitor usando um instrumento denominado ESR Meter (Medidor de ESR), o qual permite medir de forma relativamente precisa a ESR, e com um custo baixo.

A imagem a seguir mostra um medidor de ESR típico:

É importante frisar que alguns fabricantes trazem a especificação da ESR de seus componentes para determinadas frequências, ao passo que muitos outros fabricantes simplesmente não informam nada a respeito. Alguns fabricantes informam a ESR como sendo a impedância medida na frequência ressonante do capacitor.

Se a ESR for um fator de risco para seu projeto, é melhor procurar utilizar componentes que possam ser verificados quanto a esse parâmetro.

Esse tipo de resistência também está presente em indutores – que estudaremos em um artigo específico. Na verdade, capacitores, resistores e indutores possuem indutância, capacitância e resistência, mesmo que presentes em pequenos valores, pois no mundo real os componentes nunca são ideais, e para muitas aplicações de alta precisão é importante levar esses parâmetros em consideração.

Referências

Platt. C, Encyclopedia of Electronic Components, Vol 01. 1ª Ed, Editora Makermedia.

Scherz P., Monk S., Practical Electronics for Inventors 3. Ed., Editora McGraw-Hill.

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