Jako podstawowy czynnik w projektowaniu obwodu, równoważna rezystancja szeregowa (ESR) jest pomiarem wszystkich nieidealnych rezystancji połączonych szeregowo z kondensatorem. Gdy wielowarstwowe kondensatory ceramiczne (MLCC) są poddawane działaniu napięcia przemiennego i przepływającego przez nie prądu, ich własne straty spowodowane ESR itp. generują ciepło, które może powodować różne problemy z wydajnością i niezawodnością w dzisiejszych bardziej złożonych i mniejszych układach obwodów.
Podobnie współczynnik jakości (Q) jest ważnym parametrem pomiaru MLCC. Podobnie jak ESR, współczynnik jakości zależy od częstotliwości i trudno go dokładnie zmierzyć w całym zakresie częstotliwości. Również związane z tym prace pomiarowe wymagają weryfikacji dostarczonych danych, więc bezpośrednie porównanie danych dostarczanych przez różne firmy jest dość problematyczne.
Jedno jest jednak pewne – mierzona wartość zależy w dużej mierze od rezystancji płyt przewodników, materiałów izolacyjnych, zakończeń itp. Im wyższa wartość ESR, tym większe straty energii kondensatora – patrz poniższe równanie
gdzie Rs jest równoważną rezystancją szeregową ESR (w omach), DF jest współczynnikiem rozproszenia, a Xc jest reaktancją pojemnościową (w omach).
Równoważna rezystancja szeregowa (ESR) określa również, jaka część prądu tętnienia zostanie zamieniona na energię cieplną. Jak wspomniano powyżej, jeśli rozpraszanie mocy nie jest odpowiednio obsługiwane, wysokie temperatury mogą niekorzystnie wpływać na wydajność kondensatora i prowadzić do przypadkowego uszkodzenia komponentów podczas długotrwałej pracy.
Gdzie P to rozpraszanie mocy (w watach); I to średni prąd kwadratowy (w amperach); a R jest równoważną rezystancją szeregową ESR (w omach).
Równoważną rezystancję szeregową (ESR) można zmierzyć na dwa sposoby.
Zastosowanie lampy rezonansowej, na której częstotliwość rezonansową i szerokość pasma wpływa współczynnik jakości i ESR kondensatora. Lub za pomocą analizatora impedancji do pomiarów przemiatania, który umożliwia bezpośredni pomiar charakterystyk, ale także ma bardziej nieodłączne problemy ze słabym kontaktem.
Powinno być jasne, że pojemność i napięcie robocze to dwa parametry definiujące MLCC, a dobra kontrola materiałów i konstrukcji oznacza stałą wydajność kondensatora - chociaż rzeczywiste zmierzone wartości mogą się różnić.
Należy również zauważyć, że porównywanie danych uzyskanych z różnych źródeł lub testowanych w różnym czasie może nie dać prawdziwego obrazu rzeczywistej wydajności elementu w obwodzie; ważne jest również, aby wziąć pod uwagę, że dane testowe zostały uzyskane z komponentu zamontowanego w uchwycie testowym i dlatego nie są w pełni reprezentatywne dla rzeczywistej wydajności komponentu lutowanego w obwodzie.
Ponadto przydatność elementu do danego zastosowania musi zostać potwierdzona przez ocenę obwodu, a wartości ESR i Q są dostarczane w celu zapewnienia odniesienia dla wydajności MLCC w określonym zakresie częstotliwości roboczej.
Znajomość wartości równoważnej rezystancji szeregowej (ESR) ma kluczowe znaczenie, ponieważ określa, czy komponent jest odpowiedni do zastosowań związanych z mocą RF. Jeśli wartość ESR jest zbyt wysoka, samonagrzewanie spowodowane stratami będzie zbyt wysokie i element ulegnie awarii z powodu przegrzania. Na podstawie wartości ESR można również obliczyć maksymalny prąd znamionowy, który element może wytrzymać.
Warto również zauważyć, że w zastosowaniach z dużymi prądami tętnienia ważne jest uwzględnienie efektu równoważnej rezystancji szeregowej (ESR) - na przykład w szeregu powiązanych aplikacji, takich jak pojazdy elektryczne, wartość ESR kondensatorów filtrujących i prąd płaski kondensatory mają kluczowe znaczenie.
