Cómo usar la calculadora de impedancia en frecuencia de un condensador
Para usar la calculadora introduce la capacidad del condensador y, opcionalmente, los valores de sus componentes parásitos. Puedes modificar las unidades usando los selectores. Se dibujará en la gráfica la impedancia en función de la frecuencia. Puedes añadir tantas trazas como quieras. También puedes calcular el paralelo de las impedancias trazadas en la gráfica. Si haces click en los nombres de las trazas, las puedes ocultar.
Impedancia de un condensador ideal y real
Un condensador ideal es un componente pasivo cuya impedancia disminuye en función de la frecuencia. Esto nos puede llevar a pensar que, para una frecuencia muy alta, su impedancia será casi 0. Esto es correcto para una primera aproximación, pero si usas componentes reales, no es así. La razón es que los componentes físicos tienen efectos no deseados debido a la construcción de los mismos. Estos efectos no deseados se llaman efectos parásitos, y los podemos modelar como componentes pasivos ideales. Observa la siguiente figura.
La ESR (Equivalent Series Resistance) actúa a partir de aquella frecuencia en la que la impedancia del condensador es menor que la ESR. La ESL (Equivalent Series Inductance) produce que la impedancia aumente con la frecuencia. Los componentes parásitos ponen un límite al comportamiento eléctrico esperado. Dado que los parásitos dependen de las características físicas de los componentes, a frecuencias bajas no se notan demasiado. Por contra, a altas frecuencias puede incluso ser el efecto dominante. Para el caso concreto de un condensador, a altas frecuencias nos podemos encontrar con la paradoja de que se comporte como un inductor. En un circuito, es buena idea combinar en paralelo algunos condensadores que sean físicamente diferentes o se construyan con tecnologías distintas. Esto producirá que los parásitos actuen en diferentes rangos frecuenciales. De esta manera puedes conseguir minimizar los efectos parásitos. Por ejemplo, los condensadores electrolíticos tienen mucha capacidad, pero también ESR y ESL muy altas. Por tanto, son condensadores eficaces a frecuencias bajas. Los condensadores cerámicos tienen poca capacidad pero también parásitos muy pequeños. En consecuencia, son útiles en un rango frecuencial mayor. Los puedes asociar en paralelo para conseguir mucha capacidad y, a la vez, que funcionen a frecuencias elevadas. Haz unas cuantas pruebas con la calculadora para ver el efecto haciendo click en el botón de trazar el paralelo de todas las impdancias.
Preguntas Frecuentes
-
¿Qué son ESR y ESL?
La ESR (Resistencia Serie Equivalente) y la ESL (Inductancia Serie Equivalente) son elementos parásitos de los condensadores reales. Los parásitos reducen la capacidad de filtrado de los condensadores. La ESR causa pérdidas de potencia y hace que el condensador se comporte como una resistencia a frecuencias elevadas, mientras que la ESL hace que el componente se comporte como un inductor, incrementando su impedancia con la frecuencia. Consequentemente, los parásitos limitan el filtrado a altas frecuencias. -
¿Por qué aumenta la impedancia a altas frecuencias?
A altas frecuencias, la inductancia parásita (ESL) domina sobre la reactancia capacitiva, haciendo que el condensador se comporte como un inductor y aumentando su impedancia. -
¿Cómo puedo minimizar los efectos parásitos?
Puedes colocar condensadores en paralelo. Combinar diferentes tipos (ej. electrolíticos para baja frecuencia, cerámicos para alta) ayuda a cubrir un rango de frecuencias más amplio de manera efectiva. Los efectos parásitos varían según el tipo de condensador, la tecnología de construcción y el tamaño físico. Combinar diferentes condensadores en paralelo puede ayudar a mitigar estos efectos. -
¿Qué tipos de condensadores existen?
Existen varios tipos de condensadores, cada uno con sus propias características y aplicaciones. Los tipos comunes incluyen condensadores cerámicos, electrolíticos, de tántalo, de película y supercondensadores. Cada tipo tiene diferentes valores de capacidad, tensiones nominales y propiedades parásitas como ESR y ESL, lo que los hace adecuados para diversas aplicaciones en circuitos electrónicos. En general, los condensadores cerámicos se utilizan para aplicaciones de alta frecuencia ya que tienen parásitos bajos, los electrolíticos para almacenamiento de energía a baja frecuencia, los de tántalo para capacitancia estable en tamaños pequeños, los de película para aplicaciones de precisión y los supercondensadores para necesidades de capacitancia muy alta.