Ersatzserienwiderstand

Wenn an Kondensatoren eine Wechselspannung gelegt wird, dann wird der Kondensator mit der Frequenz der Wechselspannung auf- und entladen. Das Verhalten hängt dabei nicht nur von der Kapazität des Kondensators ab, sondern wird wesentlich durch die Verluste bei jedem Lade- und Entladevorgang bestimmt. Solche Verluste werden durch die ohmschen Eigenschaften eines Kondensators hervorgerufen und als Ersatzserienwiderstand, Equivalent Series Resistance (ESR), bezeichnet.


Der Equivalent Series Resistance geht als unerwünschter Innenwiderstand zusammen mit der Equivalent Series Inductance (ESL) in die Impedanz ein und beeinträchtigt die Verlustleistung und die Störunterdrückung.

Blockschaltbild des ESR-Widerstands und der ESL-Induktivität

Blockschaltbild des ESR-Widerstands und der ESL-Induktivität

Der Verlustwiderstand ist abhängig von der Konstruktion des Kondensators und den verwendeten Materialien. Er setzt sich zusammen aus ohmschem, induktivem und kapazitivem Widerstand und bildet mit der Kapazität des Kondensators eine Reihenschaltung. Er ist frequenzabhängig und ändert sich durch Temperatureinflüsse und Lagerung. Bei Tantal-Kondensatoren, Elkos oder Keramikkondensatoren kann sich die damit einhergehende Veränderung des ESR-Wertes schaltungstechnisch bemerkbar machen, da in Kondensatoren mit großen Kapazitäten große Ladeströme fließen.

Je geringer der ESR-Wert ist, desto höher ist die Stromaufnahmefähigkeit des Kondensators. Elkos mit besonders geringem Ersatzserienwiderstand werden als Low- oder als Ultra-Low-ESR-Elkos bezeichnet. Wegen des geringeren Innenwiderstands haben sie einen besseren Wirkungsgrad. Zur Unterscheidung zwischen Low- und Ultra-Low-ESR liegen die Serieninnenwiderstände von Low-ESR-Elkos unter 1 Ohm, die mit Ultra-Low-ESR unter 0,1 Ohm, bezogen auf 100 kHz. Je nach Aufbau und Elektrolyt liegen die ESR-Werte für Elkos zwischen 20 Milli-Ohm und 100 Milli-Ohm. Bei Superkondensatoren liegt der Ersatzserienwiderstand zwischen einigen wenigen Milli-Ohm und einigen zehn Milli-Ohm.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Ersatzserienwiderstand
Englisch: equivalent series resistance - ESR
Veröffentlicht: 09.02.2017
Wörter: 260
Tags: #Passive Bauelemente
Links: Elektrolyt, Elko (Elektrolytkondensator), ESL (equivalent series inductance), Frequenz, Impedanz