Pérdida por ESR del condensador

Introduzca la corriente de rizado RMS en amperios y la ESR en ohmios para evaluar P = I_rms² × ESR en vatios. El resultado revela una pérdida que los cálculos de condensadores ideales omiten, pero que debe considerarse en convertidores conmutados, enlaces de CC de inversores y fuentes pulsadas. También informa de la tensión RMS sobre la ESR y de la energía disipada durante una hora. La calculadora del navegador es gratuita; una solicitud a la API cuesta $0.002. Utilice una ESR correspondiente a la frecuencia y temperatura de trabajo, y corriente RMS, no corriente de pico.

Por qué la ESR convierte el rizado en calor

Un condensador real no es una reactancia ideal. Sus láminas, electrolito, terminales, pérdidas dieléctricas y construcción aportan una resistencia serie equivalente, denominada ESR. La corriente alterna de rizado que circula por esa resistencia disipa potencia real aunque la corriente continua media del condensador sea cero. La relación térmica es P = I_rms² × ESR: la misma ley de pérdidas resistivas que se aplica a un conductor, donde la corriente RMS representa el efecto térmico cuadrático medio de la forma de onda. El cuadrado es decisivo: si la corriente RMS se duplica y la ESR no cambia, la pérdida se cuadruplica. La calculadora devuelve power_loss en vatios, esr_voltage en voltios RMS mediante I_rms × ESR y energy_per_hour en julios mediante potencia × 3600 segundos. Así ofrece tres perspectivas: los vatios expresan la carga térmica continua, la tensión ESR muestra la parte resistiva del rizado y los julios por hora permiten comparar energía térmica. La herramienta no deduce una temperatura concreta. Esta depende de resistencia térmica, montaje, ventilación, fuentes próximas, geometría y variación de ESR al calentarse. Use los vatios como entrada de un análisis térmico, no como modelo completo de temperatura interna. Tampoco debe confundirse con la energía almacenada, que sigue un medio C V al cuadrado y no determina directamente el calentamiento por ESR.

Cómo elegir la corriente RMS y una ESR realista

Introduzca el valor RMS de la corriente que realmente atraviesa el condensador. No use corriente de pico, amplitud, valor absoluto medio ni pico a pico sin convertirla antes a RMS según la forma de onda. En una sinusoide, RMS equivale al pico dividido por la raíz cuadrada de dos; sin embargo, el rizado de una fuente conmutada suele ser triangular, discontinuo o rico en armónicos y requiere otra conversión. Puede obtener el valor mediante una sonda de corriente y cálculo sobre la forma de onda, una simulación o un cálculo documentado del convertidor. La ESR también depende del contexto. Las hojas de datos suelen indicar impedancia o ESR a frecuencias y temperaturas concretas, mientras que el rizado real puede incluir muchos armónicos. Elija un valor representativo de las frecuencias con corriente relevante y considere temperatura y tolerancia desfavorables. Si cada armónico encuentra una ESR muy diferente, calcule I_rms² × ESR para cada frecuencia y sume las potencias cuando disponga de datos fiables. Introduzca amperios y ohmios para obtener vatios. Divida los miliamperios y los miliohmios entre 1000 antes de introducirlos. La calculadora exige valores finitos y no negativos, admite cero como límite sin pérdida y rechaza magnitudes no compatibles. La precisión opcional solo controla los decimales mostrados; no altera la multiplicación ni mejora la incertidumbre de los datos originales.

Cómo aplicar el resultado en una revisión de diseño

Compare primero la potencia ESR calculada con las condiciones de corriente de rizado y las indicaciones térmicas del fabricante para el encapsulado elegido. Una potencia pequeña no garantiza seguridad: un componente reducido con mala evacuación puede alcanzar una elevación importante de temperatura, acortar su vida o aumentar su ESR. Un condensador grande y bien refrigerado puede tolerar más, pero solo la hoja de datos y las mediciones térmicas validadas lo confirman. Repita el cálculo a carga nominal, sobrecarga, arranque y en el punto que produzca el máximo rizado. Incluya tolerancia, envejecimiento, aumento de ESR en frío, variación de frecuencia y cambios del modo de control cuando proceda. Los condensadores en paralelo no siempre comparten la corriente por igual: diferencias de ESR, ESL, capacitancia, ubicación y pistas pueden concentrarla en una unidad. Estime la corriente de cada dispositivo en vez de dividir el total sin más. La tensión ESR ayuda a comprobar la contribución resistiva al rizado de salida, aunque el rizado total también contiene componentes capacitivas e inductivas. La energía horaria sirve como escala comparativa; no implica que todo el calor se acumule en el encapsulado. Para barridos automáticos, cada solicitud correcta a la API cuesta $0.002 y emplea la misma fórmula determinista que el navegador. Verifique finalmente el hardware con ancho de banda adecuado, medición segura de corriente y temperaturas bajo condiciones representativas de ambiente, caja, ventilación y carga.