ESR condensatori: ce înseamnă, tabel din datasheet-uri și cum măsoară ESR-metrul

Un condensator real nu e doar o capacitate: are în serie o rezistență (ESR) și o inductanță, iar la frecvențele surselor în comutație rezistența contează cel mai mult. Măsurarea și înlocuirea condensatorilor obosiți fac parte din reparațiile electronice din atelierul Colegu.

Ce este ESR la un condensator?

Notele tehnice Nichicon desenează condensatorul electrolitic ca o capacitate C, cu o rezistență R (ESR) și o inductanță L în serie. ESR-ul vine din rezistența foliilor, a electrolitului, a terminalelor și a fiecărei îmbinări. Impedanța totală e Z = 1/(jωC) + jωL + R.

Fișele de uz general nu dau ESR-ul direct, ci tan δ, factorul de pierderi, la 120 Hz. Legătura e formula Nichicon tan δ = ωCR, deci ESR = tan δ / (2πfC). Exemplu calculat de noi: Nichicon UVZ de 16 V și 1000 µF are tan δ maxim 0,20, deci ESR-ul maxim la 120 Hz e de aproximativ 0,27 Ω.

De ce contează ESR-ul?

• Căldura. Curentul de ripple, partea alternativă a curentului care intră și iese din condensator, trece prin ESR și face căldură: W = I²R (Nichicon). Cu 1 A de ripple, 0,05 Ω disipă 0,05 W, iar 0,5 Ω disipă 0,5 W (calculul nostru). Căldura grăbește uscarea, care ridică iar ESR-ul.
• Ripple-ul de ieșire. Într-o sursă în comutație, în majoritatea cazurilor, cea mai mare parte a ripple-ului de ieșire vine din ESR-ul condensatorului de ieșire (Texas Instruments, SNVA559).
• Stabilitatea. Același document arată că unele regulatoare sunt compensate pentru un ESR într-un anumit interval. În afara lui, sursa poate oscila.

Cum funcționează sursa în comutație din jurul acestor condensatori e explicat în ghidul despre sursa în comutație.

De ce crește ESR-ul cu îmbătrânirea?

Electrolitul se pierde. Nichicon descrie mecanismul: la temperatură peste cea nominală sau la ripple prea mare, electrolitul se încălzește, se evaporă și trece prin garnitura de cauciuc. Condensatorul se usucă, iar la capăt ajunge să fie întrerupt. Tensiunea inversă și ripple-ul peste limită duc și ele la „scădere de capacitate și pierderi mari (ESR mare)”.

Temperatura scurtează viața. După Nichicon, viața unui electrolitic se dublează la fiecare 10 °C mai puțin, după legea lui Arrhenius. Invers, fiecare 10 °C în plus o înjumătățesc.

Producătorii spun singuri când piesa e la capăt. Testul de anduranță din fișele UHE, UVZ, FC-A, ZLH și KZE se consideră trecut dacă, după 1.000–10.000 de ore la 105 °C (după serie și diametru), tan δ rămâne sub 200 % din limita inițială. La polimerul Nichicon PLV, criteriul e ESR sub 150 % din valoarea inițială.

Frigul ridică ESR-ul. Electrolitul conduce mai prost la rece (Nichicon). TI scrie că ESR-ul unui electrolitic poate crește de 40 de ori de la 25 °C la −40 °C. În tabelul de mai jos, la −10 °C, impedanța e de 3–4 ori mai mare decât la 20 °C. O sursă care pornește greu iarna și bine vara poate avea un condensator obosit (deducția noastră).

Tabel ESR condensatori: valori din datasheet-uri

Valorile sunt maxime garantate pentru piese noi, așa cum le dă fiecare fișă. Fișele low-ESR din tabel (UHE, FC-A, ZLH, KZE) dau impedanța la 100 kHz, nu ESR-ul. Deducția noastră: la 100 kHz, reactanța unui 1000 µF e de doar 1,6 mΩ, deci impedanța din fișă e practic ESR-ul plus o inductanță mică.

Ce se vede din tabel: la aceeași capacitate, seriile low-ESR stau între 0,023 și 0,052 Ω. Un condensator mai mic, în carcasă mai mică, are impedanță mai mare (330 µF: 0,13 Ω; 100 µF: 0,17 Ω). Rândul UVZ nu se compară direct cu celelalte, fiindcă e dat la 120 Hz, nu la 100 kHz.

Ce înseamnă „low ESR”?

TI explică diferența: electroliticii de uz general au ESR-ul specificat doar la 120 Hz, iar cei făcuți pentru surse în comutație au ESR-ul sau impedanța garantate la frecvență înaltă, între 20 și 100 kHz. Deducția noastră: practic, o serie „low ESR” sau „low impedance” e una care dă în fișă impedanța la 100 kHz și curentul de ripple la aceeași frecvență, ca UHE, FC-A, ZLH sau KZE. Polimerii, ca PLV, dau direct ESR-ul în miliohmi.

ESR-metrul: cum măsoară și de ce merge în circuit

Fișa unui ESR-metru de atelier, Peak ESR70, dă principiul: ESR-ul se măsoară la 100 kHz, cu ±40 mV tipic (±44 mV maximum) pe piesă la capătul scalei și ±20 mA tipic în scurtcircuit. Producătorul îl dă ca „capabil de măsurare în circuit”. Deducțiile noastre despre de ce merge:

• Semiconductoarele nu conduc. La 1N4148, fișa Vishay arată că, la 25 °C, curentul direct ajunge la 1 µA abia pe la 0,25 V. La 40 mV, diodele și joncțiunile din jur sunt practic blocate.
• Capacitatea nu mai contează. La 100 kHz, reactanța unui condensator mare e de miliohmi, deci aparatul vede mai ales ESR-ul.
• Rezistențele din paralel deranjează puțin. O rezistență de 100 Ω în paralel cu 0,05 Ω schimbă citirea cu mai puțin de 0,1 % (calculul nostru).

Limita: doi condensatori identici în paralel dau la măsurare jumătate din ESR-ul fiecăruia. Unul uscat lângă unul bun poate trece neobservat (calculul nostru). Atunci se scoate un terminal și se măsoară separat.

Măsori numai cu aparatul oprit și cu condensatorii descărcați. Fișa ESR70 dă protecție până la ±50 V pentru condensatorii peste 10 µF și spune că sondele și aparatul nu sunt certificate pentru tensiune înaltă. Pe sursa unui televizor sau a oricărui aparat legat la rețea, condensatorii de pe partea de rețea pot rămâne încărcați și după ce scoți ștecherul. Acolo nu măsori singur. De ce, în ghidul despre sursa televizorului.

Ce poți verifica singur?

• Ce vezi: capacul bombat sau deschis pe crestături, adică supapa de presiune care a lucrat, și urme de electrolit. Nichicon le leagă de gazele din interior, la supratensiune, tensiune inversă sau ripple prea mare.
• Seria exactă: citești inscripția (serie, tensiune, capacitate, temperatură) și cauți fișa ei. Numai cu ea știi ce ESR să aștepți.
• Pe aparatele de joasă tensiune, oprite și descărcate (un radio auto, o placă alimentată la 12 V), un ESR-metru dă o primă idee. Compari citirea cu maximul din fișă, la temperatura camerei.

Un reper, nu o regulă: în testul de anduranță, producătorii acceptă cel mult tan δ dublu față de limită. O citire de câteva ori peste maximul din fișă, la 20 °C, merită verificată (deducția noastră; tan δ e dat la 120 Hz, iar aparatul măsoară la 100 kHz).

Când e de atelier?

Când condensatorul e pe sursa unui aparat legat la rețea, când citirile nu se potrivesc cu ce vezi sau când aparatul nu merge nici după înlocuire. Atunci se caută și ce a încălzit condensatorul: un ripple prea mare, un radiator alăturat, o diodă sau un tranzistor defect. Avem osciloscop, surse reglabile și stație de lipit cu aer cald. Detaliile sunt pe pagina despre reparațiile electronice din Coșereni. Cum se comportă condensatorii în sursa de 24 la 12 V a unui camion e în ghidul despre convertorul DC-DC.

Întrebări frecvente

Surse

• Nichicon, Technical Notes CAT.8101H: schema echivalentă, tan δ = ωCR, uscarea electrolitului, W = I²R, Arrhenius — citit 10.10.2026
• Nichicon, fișa seriei UVZ: tan δ la 120 Hz, anduranța — citit 10.10.2026
• Nichicon, fișa seriei UHE: impedanța la 100 kHz, 20 și −10 °C — citit 10.10.2026
• Nichicon, fișa seriei PLV (polimer): ESR la 100 kHz, anduranța la 150 % — citit 10.10.2026
• Panasonic, fișa seriei FC-A: impedanța la 100 kHz, anduranța — citit 10.10.2026
• Rubycon, fișa seriei ZLH: impedanța la 100 kHz, 20 și −10 °C — citit 10.10.2026
• Nippon Chemi-Con, fișa seriei KZE: impedanța la 100 kHz, 20 și −10 °C — citit 10.10.2026
• Texas Instruments, SNVA559C „Switching regulator fundamentals”: ESR și ripple, ESR la frig, 120 Hz vs 100 kHz — citit 10.10.2026
• Peak Electronic Design, fișa ESR70: 100 kHz, ±40 mV, măsurare în circuit, protecția la tensiune — copie publică, citit 10.10.2026
• Vishay, fișa 1N4148: curentul direct în funcție de tensiune (fig. 2) — citit 10.10.2026