ESR – Você sabe o que é isso?
Comecemos falando de ESR pela sigla Equivalent Serie Resistance, ou melhor, Resistência em Série Equivalente.
Creio que eu fui um dos primeiros no Brasil a começar a tratar deste parâmetro dos capacitores, até então desconhecido por aqui, lá pelos idos de 2002, nos meus artigos no Jornal Ícone, no Boletim Técnico da Áudio & Vídeo Brites (disponíveis aqui em E-BOOKS GRÁTIS) e nos cursos que ministrei até 2005.
Resolvi trazê-lo à tona no blog para reativar a memória da velha guarda e chamar a atenção daqueles que estão chegando agora.
Está mais do que provado que a ESR é um parâmetro importantíssimo dos capacitores que, infelizmente, ainda parece pouco valorizado pela maioria dos técnicos.
Quem tem mais de 18 anos (muito mais!!!), como eu, deve se lembrar como se testavam capacitores antes da chegada (a preço de banana) dos capacímetros digitais.
Usava-se o multímetro analógico (e ainda se usa) nas escalas ôhmicas e “media-se” a carga e a descarga no “olhômetro”.
A única certeza que podíamos ter era se o capacitor estava em curto ou com alguma fuga.
Entretanto, naquela época, a maior preocupação era com os eletrolíticos que atuavam como filtros das fontes e apresentavam diminuição da capacitância ou ficam “secos” como se usava dizer.
Capacitores de papel e a óleo entravam em curto direto ou apresentavam elevados níveis de fuga que podiam ser descobertos com qualquer “VOM” da época. E assim, íamos vivendo. Éramos felizes e não sabíamos!
Por que os capacitores não tinham a tal da ESR e agora têm?
Na verdade a ESR sempre “acompanhou” os capacitores. Não só a ESR como a EPR – Resistência em Paralelo Equivalente, sendo que esta última, mesmo hoje, “incomoda” menos.
A preocupação com a ESR surgiu com os capacitores eletrolíticos nas fontes chaveadas e no estágio horizontal dos televisores e monitores com CRT, basicamente, por dois motivos.
O primeiro deles é que as fontes chaveadas, diferentes das lineares, trabalham com frequências elevadas, que podem chegar a mais de 100kHz. No caso dos monitores, à medida que as resoluções de tela foram aumentando, a frequência do horizontal também foi ficando acima dos clássicos 15 kHz dos televisores.
O segundo motivo que colocou a ESR “no podium” foi a diminuição drástica no tamanho dos capacitores, e com ela a qualidade dos mesmos.
Sim, e daí?
Entendendo o significa a ESR você descobrirá a resposta.
O efeito do ESR na prática
A ESR ou Resistência Série Equivalente não é uma resistência física que foi colocada dentro do capacitor de propósito só pra encher o saco e sim uma resistência que “nasce” dentro dele porque todo componente elétrico tem resistências “embutidas” por construção (e indutâncias também).
Por outro lado quando um capacitor é submetido a um regime de tensão oscilante ou pulsante e de frequência relativamente alta, como nas fontes chaveadas, por exemplo, ele apresenta uma reatância capacitiva que é uma “espécie de resistência variável” que diminui quando a frequência aumenta e vice-versa.
Se levarmos em conta a ESR do capacitor veremos que ela ficará em série com a reatância capacitiva que costuma ser representado por XC. O conjunto ESR + XC produz um efeito chamado impedância (Z). Se a ESR for baixa esta impedância fica praticamente igual a reatância o que seria o ideal.
Um capacitor “por dentro”
Para ter uma ideia dos valores da ESR veja a tabela abaixo.
Tabela com valores de ESR
Estes valores não são fixos e dependem de diversos fatores, dentre eles a qualidade do capacitor, mas servem para termos uma ideia do que se deve esperar de um capacitor em bom estado.
O problema é que à medida que o capacitor (principalmente os eletrolíticos) vai envelhecendo a sua ESR (de “nascença”) tende a aumentar fazendo com que impedância oferecida pelo capacitor seja maior que a reatância original e provocando ainda, de quebra, uma defasagem no sinal.
Numa fonte chaveada, por exemplo, dá pra imaginar a bagunça que esta alteração vai provocar fazendo com que a mesma deixe de funcionar e não se encontre “nada” com defeito.
Em casos mais drásticos esta alteração da ESR pode provocar a queima de algum semicondutor do circuito.
Moral da história, precisamos nos preocupara com a ESR.
E o capacímetro, serve para quê?
Com a chegada do capacímetro digital, mais barato que uma dúzia de bananas (o capacímetro está barato ou é a banana que está cara?) os técnicos acharam que seus problemas com os capacitores haviam acabado e passaram a confiar cegamente no que aparecia no display do dito cujo.
Confesso que eu também caí neste canto da sereia, ou melhor, do capacímetro, por algum tempo.
Mediam-se os capacitores eletrolíticos no “poderoso” capacímetro digital e se a capacitância “batia” com a nominal achávamos que estava tudo bem. Verificava-se se tudo na fonte e nada parecia errado. No desespero, trocava-se alguns eletrolíticos e …. Bingo, a fonte voltava ao mundo dos vivos.
A pergunta que surgia era: onde foi que eu errei ou o que está errado com o meu capacímetro?
Desde 1998 eu assinava uma revista americana (que acabou) chamada Electronic & Servicing Magazine e lá começaram a aparecer artigos sobre ESR.
Estudando atentamente estas matérias eu compreendi o que estava acontecendo.
Em primeiro lugar precisamos entender como os capacímetros, a preço de banana, funcionam.
No fundo eles são um frequencímetro que medem a frequência de um oscilador interno do capacímetro cuja frequência irá variar de acordo com o capacitor colocado externamente para ser medido.
Em vez de mostrarem o resultado em Hz ou kHz eles estão calibrados em micro farads ou pico farads já que a frequência produzida pelo oscilador depende do valor do capacitor.
Um artificio interessante e que até funciona. O problema é que o oscilador interno do capacímetro trabalha em frequência baixa (400 Hz ou 1kHZ).
Lembre-se que a reatância capacitiva depende de frequência e que esta reatância estará em série com a ESR do capacitor.
Num capacitor bom a ESR deve ter um valor bem baixo como podemos ver na tabela, mas quando ele envelhece (fica igual a gente) a ESR mais alta que a “de nascença”.
E é aí que o bicho pega.
O capacímetro é bobinho e não “percebe” isto porque trabalha em frequência baixa, mas a fonte chaveada, que trabalha com frequência alta, “percebe” e não funciona.
Aí está a resposta de por que o capacímetro mede “errado”.
Ele não leva em conta a ESR, este é o “seu” (dele) problema.
Ele pode até ser útil para outros tipos de capacitores como os cerâmicos e os de poliéster, por exemplo, mas não para os eletrolíticos.
Abaixo o capacímetro, viva o medidor de ESR
Também não é bem assim. Não precisamos ser tão radicais.
O capacímetro pode ser útil em certas situações e não devemos “expulsá-lo” sumariamente de nossa bancada.
Precisamos sim, acrescentar mais uma “arma” na batalha contra os capacitores, principalmente os eletrolíticos que, hoje em dia, se tornaram os maiores vilões dos circuitos (às vezes, “amigos” do técnico!).
Na busca de um eletrolítico “problemático” o medidor de ESR é quase imbatível e traz uma grande vantagem, o capacitor suspeito pode ser verificado no circuito (desligado é claro!).
Onde comprar um medidor de ESR?
Medidor de ESR Dick Schimit
Se você já se convenceu de que a ESR é a grande vilã que pode estar tirando o seu sono deve estar querendo comprar um medidor desses para poder dormir o sono dos justos.
Quando eu descobri isso lá por volta de 98 ou 99 corri à cata de uma arma poderosa como esta.
Encontrei um kit na Austrália chamado ESR Meter Mk.2 que, se não me engano, custou $50.
Mandei vir, montei e está comigo até hoje.
Estou falando de 1998. Hoje temos outros fabricantes por aí e vários circuitos na Internet mostrando como montar um medidor desses.
Basta procurar com cuidado que você acha.
Eu já ensinei a pescar, agora é sua vez de ir procurar o peixe.
E por falar em peixe, me deixa vender o meu antes de encerrar o post de hoje.
Finalmente coloquei a venda meu e-book sobre reparo de forno de micro-ondas.
Não vai ter a versão em papel por causa do custo.
Se você quiser dar uma olhada “sem compromisso” é só baixar a amostra grátis que está disponível aqui no site. Dá uma olhada na barra lateral à direita. É só clicar lá e vai aparecer a página com o link para baixar.
Na mesma página tem o link para a compra.
Você será direcionado para a página da Hotmart que é uma plataforma de venda de infoprodutos.
Qualquer dúvida entre em contato pelo e-mail contato@paulobrites.com.br
Até sempre!
38 Comentários