EFECTOS PARÁSITOS EN COMPONENTES PASIVOS

Introducción

Normalmente se estudian los componentes como si fuesen elementos ideales que soportan potencias, corrientes y voltajes infinitos. En textos básicos de física es común ver capacidades de varios Faradios, resistencias de 1 Ohm, corrientes de 10 A, inductancias de varios Henrios.... valores que de por sí son muy lejanos al mundo real, pero que son necesarios para no complicar con cálculos inútiles y cientos de ceros la adquisición de conocimientos y estrategias.

Una primera aproximación al mundo real es la inclusión de la potencia, trabajar con potencias reales (ahora las resistencias soportan máximo 1W en vez de 100) supone la desaparición de los Faradios y los ohmios, y empezamos con los kOhm y los uF, ya más cercanos a lo que se puede adquirir en la tienda.

A medida que se especializa el diseño, y se pretende sacar el máximo rendimiento a un circuito, dbemos tener en cuenta que los componentes reales no se comportan como componentes ideales, tienen trabas en su funcionamiento que los alejan del comportamiento esperado. Por ejemplo, el ejemplo más obvio y cercano es el caso de los componentes para filtros pasivos:

Al sustituir un electrolítico bipolar en un tweeter por un condensador MKP mejoran espectacularmente los agudos y los cambios son perfectamente medibles. Es un fenómeno llamado inductancia serie equivalente, y hace que a partir de una frecuencia el condensador se comporte como una bobina ¿? Todo tiene su explicación.

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Resistencias

Existen cuatro tipos básicos de resistencias: composición de carbón, hilo bobinado, film metálico o film de carbón y resistencias metal-óxido. Los demás (thick film, bulk metal foil, metal cistalizado...) son variantes

Para empezar, el primer efecto parásito está causado por las patas. El hilo crea alrededor de sí mismo un campo magnético (experimento de Oersted), y a muy alta frecuencia se manifiesta como una inductancia. Tanto es así que para un hilo de cobre de 10cm, tenemos 10nH. Afortunadamente estos valores no son importantes en las frecuencias a las que nos movemos, aunque sí lo sean en el diseño de la electrónica previa.

Otro efecto parásito que no es para nada obvio, aunque bastante más leve, es la modulación térmica de la resistencia. Habitualmente, la resistencia aumenta con la temperatura, y la disipación de potencia puede no ser suficiente. Por eso, a medida que nos aproximamos al límite de disipación térmica, la temperatura aumenta y la resistencia también. Si superamos ese valor, es muy posible que se puedan producir variaciones permanentes. Estas variaciones dependen del material y el carbón es siempre el que más variación térmica tiene.

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Composición de carbón

Las resistencias de composición de carbón consisten en una pasta hecha a base de carbón y algún metal conductor, que se solidifica en forma de barritas y luego se corta, dando así la resistencai deseada. Existe una variante, el Cermet, usado principalmente en potenciómetros de potencia (10W), que en vez de carbón usan cerámica y metal.

Los efectos parásitos de este tipo de resistencias son una gran capacidad parásita y un alto nivel de ruido de baja frecuencia, debido a la inhomogeneidad de la materia.

Son sumamente antiguas y aunque es posible encontrar alguna en alguna tienda, están casi en deshuso.

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Película de metal o de carbón

Las resistencias de película de metal o de carbón solventan ese problema con una mayor homogeneidad. El problema del metal es que es muy buen conductor, y no se pueden hacer resistencias de valores altos. Por ejempo, un megaohmio no es nada fácil de encontrar en metal, y 330kOhm el límite tecnológico para una resistencia axial de 300"/1000 y 0,25W.

Sus efectos parásitos son principalmente capacitivos como se puede ver en la gráfica, aunque mucho menores que las de composición de carbón, pero aún así siguen siendo notables a muy alta frecuencia. Su modelo equivalente es el mismo que las de composición, pero cambian los valores de capacidad parásita.

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Hilo bobinado

Las resistencias de hilo bobinado son la opción por excelencia para potencia. He llegado a imponer un consumo de 100W a una resistencia de potencia nominal 5W sin que se produjese un fallo, durante unos pocos segundos. Principalmente, la limitación de potencia en este tipo de resistencia viene marcado por la temperatura y en todo caso por la precisión que deseemos.

El aumento de la temperatura producirá otro aumento de la resistencia. El otro problema derivado es que la disipación de potencia se hace en forma de calor, en primer lugar puede fundir el estaño que suelda la resistencia, y en segundo lugar puede quemar los componentes que hay alrededor.

Resistencias bobinadas

Se construyen a base de un hilo resistivo muy largo. Ese hilo, lógicamente, no está en posición recta, está en forma de espiral ya que es una forma más eficiente de utilizar más longitud en un mismo espacio, sin tener que utilizar resistencas de un palmo de longitud.

 

Modelo equivalente

Este es principalmente el problema, el hilo en forma de espiral se comporta como una bobina. Por otro lado, existe una capacidad parásita entre los quese podría llamar "espiras", y también son capacitivas a muy alta frecuencia. Desde luego el valor de esa capacidad es muy bajo y el de la inductancia pueden ser hasta microhenrios.

Al igual que en las de película metálica, no se pueden obtener resistencias de gran valor porque el metal es muy buen conductor. Habitualmente, 33kOhm es lo máximo.

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Metal-óxido

Aparentemente su única ventaja es que soportan grandes potencias en un reducido espacio y sin ser inductivas. Su deriva térmica es muy alta, 330ppm/ºC, y lo bueno que tienen es que a semejanza de las de hilo bobinado soportan muy bien las sobrecargas sin quemarse ni sacar humo ni explotar. No es posible obtener valores de resistencia altos y las tolerancias están alrededor del 10%.

 

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Bobinas

Una bobina es un hilo de cobre enrollado. De ahí podemos deducir que tendrá una resistenca parásita. También si las espiras de un extremo están próximas a las del otro extremo tendremos una capacidad parásita, o si por ejemplo la bobina está construida por capas. Está también el efecto Kelvin, que empuja a los electrones al exterior y disminuye el área de condución.

Pero hay otros fenómenos debidos propiamente a la inductancia propiamente dicha.

Efectos asociados a la saturación del núcleo.

Principalmente, los problemas de las bobinas en señal de potencia están asociados a la saturación del núcleo en bobinas con núcleo ferromagnético (hierro o ferrita), o acoplamientos no deseados en bobinas con núcleo de aire.

Para grandes valores de inductancia, se utilizan núcleos de ferrita o acero laminado, que producen una mayor inductancia con menos espiras de cobre (que a su vez tiene resistencia parásita en serie. Estos núcleos sufren efectos de saturación y se traduce a distorsión armónica.

La saturación del núcleo de una bobina se produce cuando las partículas magnéticas del material están orientadas todas en la misma dirección. A partir de ahí, la contribución del material a la inductancia es nula, por lo que se dejan pasar las frecuencias agudas que se pretenden filtrar.

 

A la derecha vemos los efectos de saturación en el núcleo.

Habitualmente en libros de texto de física de nivel bajo se comenta que B=H en el núcleo de una bobina,... aunque aquí se ve que no es así. Eso es debido a la saturación del núcleo. En B, vemos el efecto de saturación, que es semejante a un recorte pero más gradual, generando armónicos de 3er orden. En el caso de H, el campo magnético dentro del núcleo tenemos además un fenómeno de remanencia que hace más caótica su ditorsión.

Inducción magnética y campo magnético en el núcleo de la bobina.

Y ahora en el dominio del los voltios y los amperios, vemos el efecto que sufiría nuestro altavoz. La onda azul claro es la que más distorsionada está, como se puede pareciar a simple vista. Sus síntomas son la consecuencia de B. La saturación del núcleo hace que esté "pasando" un pico en la onda que no debería pasar, ya que al estar saturada, la bobina no funciona como tal y permite el paso de alta frecuecnia. Los efectos de la remanencia no son visibles.

En cambio, la otra onda en granate, con una corriente 100 veces menos no llega a saturar el núcleo. Su forma es la de un senoide, con el desfase que produce el filtrado, 30º aproximadamente.

Distorsión creada por una saturación profunda y una leve

Sin embargo, creemos que nos hemos librado de THD, pero no, está ahí, lo que pasa es que en una es visible a simple vista y en la otra no.

Los valores de distorsión indicados por SPICE son de:

    21,10% en la saturada. Lógico, parece una onda triangular, cuya THD es del 33%.

    1,46% en la que no muestra distorsión visible. Es decir, está ahi y con un valor no tolerable.

Análisis en frecuencia de las ondas. Es muy apreciable la contribución el 3er armónico.

Para bobinas de núcleo de aire, los acoplamientos magnéticos están a la orden del día. Un simple clavo o un tornillo ya varían su inductancia. Una bobina cercana también inducirá corrientes en la otra, tendremos un transformador parásito.

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Efectos parásitos convencionales

La resistencia parásita en serie (RDC) también tiene efectos muy perniciosos en el comportamiento de los altavoces. Para empezar, una pérdida de eficiencia, que puede suponer un dB, pero sus peores efectos se producen en el amortiguamiento eléctrico Qes. Qes depende de la Re del altavoz, y si ésta es modificada al añadir la de la bobina en serie, tendremos que el amortiguamiento eléctrico no será tan eficiente (el woofer perderá punch, su sonido será más flácido) Qes es dominante en Qts en un woofer, y el volumen de la caja está determiando en función de Qts, por lo que las variaciones influirán en la respuesta acústica.

Ya en otro campo, el skin effect o efecto Kelvin está muy presente en las bobinas y transformadores que trabajan a alta frecuencia, en fuentes conmutadas, choppers, etc.

 

Efecto Kelvin

Se supone que una bobina no debe disipar potencia porque su impedancia no es real, pero tiene una cierta RDC que si es real, y a alta frecuencia esta RDC crece debido al efecto Kelvin, por lo que una bobina que en DC tiene 0,05Ohm puede tener varios Ohmios a 50kHz. Por eso en muchos bobinados se utilizan cables pequeños en paralelo, en vez de uno grueso.

 

Chokes

Además, la disipación de potencia supone calor, y éste, temperatura. La mayor dificultad en orientar las partículas magnéticas debido a la temperatura supone una menor eficiencia en el material, y una menor inductancia. También a altas frecuencias al inductancia que crea al material desaparece, por la imposibilidad de orientar las partículas magnéticas.

 

Modelo: bobina de ferrita

Por otra parte, la capacidad parásita entre espiras es alta, ya que el dieléctrico (esmalte de poliuretano) es muy fino y no es suficiente como para evitarla. Esto y lo anterior hacen que a muy alta frecuencia no se comporten como bobinas.

El fenómeno de la capacidad es dominante en bobinas de aire. En transformadores esto es más pernicioso, y de hecho en transformadores de señal existe aislamiento galvánico entre los dos bobinados.

 

Modelo: bobina de aire

En bobinas de núcleo de ferrita o hierro, el el que se puede apreciar en la gráfica de la derecha. Se puede definir incluso un parámetro Q para modelar la respuesta.

 

Respuesta de algunas bobinas

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Condensadores

Los fenómenos parásitos de los condensadores son básicamente 4:

ESR: equivalent series resistance.

Limita el valor mínimo de impedancia obtenido. Es bastante importante para filtrado, ya que una ESR alta impedirá que la atenuación fuera de banda sea la adecuada. Se modela como una resistencia en serie con el conensador y limita la mínima impedancai que es posible obtener.

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ESL equivalent series inductance.

Es al inductancia parásita en serie e implica que a partir de una frecuencia el condensador ya no se comporta como un condensador sino como una bobina. Se comporta como una bobina en serie con el condensador.

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Absorción dieléctrica.

Es un fenómeno parásito de los aislantes, que produce el llamado "efecto memoria". Si se prueba cargar un condensador electrolítico a una tensión, y luego descargarlo cortocircuitando sus terminales, se puede ver que su tensión es cero con los terminales cortocircuitados. Pero luego al abrir el circuito se ve rápidamente que su tensión sube hasta alrededor de +1V. Toda la carga debería abandonar el condensador inmediatamente. En la gráfica de la derecha se observa el comportamiento temporal

Comportamiento temporal


Es una distorsión sobre la que hay poca documentación, pero es de bastante importancia en circuitos de filtros activos, circuitos de sample and hold y conversores analógico-digital.

No se puede medir con los métodos tradicionales, una onda senoidal no indica nada, la distorsión se produce en el dominio el tiempo y no en un dominio frecuencial, que es donde se hacen de las pruebas. Su estudio vino dado a partir de los circuitos de sample & hold, donde se ven en forma de dato digital los resultados de esta distorsión.

 

Modelos de la absorción dieléctrica


La absorción dieléctrica se muestra como si el voltaje fuera función de un voltaje anterior. En los condensadores cerámicos ocurre con voltajes tanto positivos como negativos.

En general todo condensador y todo cable con capacidad sufre de este fenómeno parásito excepto la botella de Leyden que es un condensador que utiliza el vacío como dieléctrico. Lo que es cierto es que en algunos dieléctricos como el poliestireno estos efectos son muy inferiores a los de los óxidos de los condensadores electrolíticos.

 

Comparativa de materiales

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Leackage: Goteo de corriente.

Es importante por las pérdidas que puede producir en circuitos de bajo consumo, ya que supone la autodescarga del condensador, y en circuitos que requieran precisión en DC no deben usarse. Se modela como una resistencia en paralelo con el condensador, Rp.

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CLASIFICACIÓN POR TIPOS

Los condensadores se dividen principalmente por el dieléctrico empleado. Este dieléctrico es sumamente determinante en las características finales.

La primera división se puede hacer en:

Condensadores electrolíticos

Los electrolíticos utilizan una capa de óxido de metal como dieléctrico, Consisten en una dos capas de metal enrolladas entre sí, con un papel impregnado en líquido en medio. Este líquido es el electrolito, es lo que se encarga de oxidar el metal. Ese material enrollado se introduce en una cápsula de aluminio.

 

Interior de un condensador electrolítico axial

Normalmente la reacción de oxidación es reversible, y sólo se produce cuando se aplica tensión en un sentido, mientras que en el otro se produce la reacción opuesta, se desoxida. En ese caso, el aislante va desapareciendo y el electrolito conduce la carga. El resultado es que el electrolíto hace de resistencia, cada vez pasa más corriente, sa calientea, hierve y es habitual que explote.

 

Interior de un condensador de tántalo sólido radial

De hecho, por eso llevan unas muescas en la parte superior, para que en caso de explotar, lo hagan hacia arriba y no destrocen el resto del circuito.

Los únicos metales empleados son el aluminio y el tántalo, ambos crean óxidos sumamente estables, y el potencial de la reacción es muy negativo, es decir, la oxidación es espontánea y además muy rápida. Habitualmente parece que el aluminio no se oxida, pero no es así. La reacción es tan rápida y el óxido tan estable que se crea una capa protectora que impide la difusión de oxigeno por dentro del metal.

 

Electrolíticos de aluminio

La costante dieléctrica obtenida con el óxido de aliminio es 7, con tántalo 11. El tántalo es sumamente contaminante, por lo que está en retroceso.

En concreto, los electrolíticos de aluminio se pueden fabricar tamaños muy variados y con él se obtienen las mayores capacidades que se pueden encontrar. Los hay desde 1uF en una cápsula de 5mm de alto por 3.5mm de diámetro hasta condensadores de 10 faradios con el tamaño de un telescopio pequeño.

Los de tántalo no suelen pasar de 100uF, pero tienen mejores características que los de aluminio.

Los efectos parásitos son muy notables en ambos, ya que normalmente cuanto mayor se a la constante dieléctrica, más interaccionará con la capacidad. En los electrolíticos de aluminio, todos los parámetros son malos, exceptuando el precio y las capacidades que se pueden obtener con ellos. La obsorción dieléctrica es alta, un 1% aproximadamente (hay varios electrolitos con los que fabricar condensadores de aluminio).

El goteo también es alto.

Z de un electrolítico Al frente a la frecuencia

ESR es mala, depende del tamaño empleado pero puede sobrepasar 1 Ohm para tamaños pequeños (100uF a 25V). ESR aumenta respecto al voltaje máximo permitido. Habitualmente se podría reducir si se usasen varios iguales en paralelo.

La constante dieléctrica disminuye en función de la frecuencia, también varía con la temperatura, y con el tiempo de secan y no funcionan correctamente. Ningún electrolítico está garantizado para durar más de 10 años.

 

K de un electrolítico Al frente a la frecuencia

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Condensadores cerámicos

Se utilizan exclusivamente en microelectrónica, ya que sus valores y tamaños no son suficientes como para dar 40uF a 400V que requeriría un motor, o los 1000uF que requiere el filtrado de una fuente de alimentación.

Son sumamente baratos y suponen una opción de la que no se puede prescindir en muchos casos dads sus características

 

Condensadores cerámicos

De los condensadores cerámicos urge decir que como la cerámica no es maleable, es rígida, la configuración no es axial, enrollada, sino multicapa. Esto disminuye al mínimo la inductancia parásita, aparte que los propios materiales empleados tenga buen comportamiento hasta unos 100MHz.

Dependiendo del material, se pueden dividir en varios subgrupos:

Estructura interna de un condensador multicapa

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NP0,CG0.

Son cerámicas muy estables, de baja constante dieléctrica (alrededor de 5) por lo que no es posible obtener grandes valores de capacidad, m´ximo 10nF, El dieléctrico utiliza entre otros Neodimio y Samario. Son muy estables con la temperatura ya que suelen estar formados por dos materiales, uno de ellos con coeficiente térmico negativo y otro con coeficiente térmico positivo. Asi se compensan y el resultado es muy cercano a cero, en todo caso mejor que en los polímeros.

Se pueden obtener tolerancias muy bajas, de un 5% o menos para capacidades del orden de picofaradios, y pueden soportar voltajes de hasta 3000V. Son adecuados para circuitos temporizadores y filtros, su absorción dieléctrica está alrededor del 0,01%, un valor semejante a la mica. Su estabilidad temporal también es envidiable, la variación no supera el 0,1%

 

Z del NP0 y del X7R

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X7R

Es un material intermedio entre las cerámicas de baja K y las de alta K. La capacidad no es constante frente a la frecuencia ni tampoco frente al voltaje. Aún así las variaciones netran dentro de un 15% en todo el rango de temperaturas. Su uso es bloqueo de DC y en general aplicaciones que no requieran una gran constancia en la capcidad, pero si baja ESR y ESL, y tamaño.

 

K del X7R frente a f

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Z5U,Y5V

Este material es el de mayor constante dieléctrica que existe. llega a sobrepasar 4000 como es el caso del titanato de bario. La venaja, se obtiene capacidades de incluso varios uF en un encapsulado SMD 1206 (2x1mm). Sólo sirven para almacenar energía ya que su coeficiente térmico es muy elevado y caótico, también la variación de capacidad frente al voltaje es muy abrupta. La tolerancia total es de -20 +80%. Su ESL y ESR son muy bajas. Su absorción dieléctrica es muy alta, supera el 1%.

 

Z del Z5U frente a f

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Polímeros.

Este tipo de condensadores suele estar formado por dos películas del polímero metalizadas por un lado, y enrolladas entre sí. Normalmente esto se introduce en una cápsula con resina para dar rigidez y estabilidad al conjunto, es la cápsla cuadrada que todos conocemos.

En ocasiones sólo se introduce en resina, y en algunos casos como la serie de color amarillo de Faco, sólo se protegen con una capa de plástico.

Son en general todos los que empiezan por el prefijo poli- como el poliéster, polipropileno,... aunque también hay que añadir el teflón, que si es un polimero, aunque teflón es la marca comercial. Es politetrafluoretileno... por algo se le llama teflón.

 

condensadores film metálico de señal

En general, todos los polímeros tienen la misma estructura. Parten del polietileno, que es la cadena de carbonos con enlace doble entre carbonos. Y se le van sustituyendo hidrógenos por iones como el cloro, fluor, grupos como el metilo, fenilo,...

Estos "añadidos" varián el comportamiento de las moléculas, las vuelven más o menos polares, y a su vez tienen más o menos libertar para orientar los dipolos dentro de la molécula, afectando en amyor o menos medida al resto de la cadena. Lógicamente, cuanto más polar y cuanta más movilidad, más K, y cuanto más afecte al resto de la molécula, mas absorción dieléctrica.

condensadores film metálico de potencia


Las constante dieléctricas varían entre 2 y 4.5. El peor de todos los polímeros es el cloruro de polivinilo, PVC, K = 3.3 - 4.55, que aunque no se usa para construir condensadores se usa para forrar cables, ya que es muy barato.

El siguiente, muy barato y muy extendido es el Mylar, nombre comercial del poliéster. Posee una K alrededor de 3.2. Su absorción dieléctrica está alrededor del 0,3%, lo que no es de lo mejor. Los condensadores MKT están hechos de este material, es el estándar para indicar poliéster metalizado. Se pueden obtener tolerancias del 10% y derivas térmicas de 300ppm/º. Tal es su grado de absorción que limita la precisión de un DAC usado a 8 bits.

El estándar en aplicaciones industriales el es el policarbonato, dada su gran relación precio/factor de potencia (una medida de pérdidas). Su constante dieléctrica es 2.8, sepueden obtener tolerancias del 10% y es bastante estable. Su absorcion dieléctrica es del 0.1%.

El siguiente escalón es el poliestireno. Su K es 2.55 pero es el material con menor absorción dieléctrica después del teflón y el aire. Pero no es muy estable y funde a 80º.Su absorcion dieléctrica es del 0.001% al 0.02%

Polietileno. K=2.35. Se usa para forrar cables pero no es nada habitual en condensadores.

El polipopileno tienen una K de 2.1, y es el material usado por excelencia en los circuitos de calidad. Su absorción dieléctrica es muy baja, del 0.002% al 0.02% . Los condensadores MKP están hechos de este material, indica polipropileno metalizado.

Teflón. K=2. Tiene las mejores propiedades de todos los polímeros, aparte de tener el menor coeficiente de rozamiento de todos los materiales. Pero tiene un gran inconveniente, es muy caro. De los anteriores polímeros, ninguno se puede considerar caro, aunque el mercado determina que el poliéster sea el más barato y que los precios de los condensadores de poliestireno y polipropileno estén por encima de lo que deberían. Su absorcion dieléctrica es del 0.001% al 0.01% y el ampli rango de temperaturas le permiten trabajar a 125ªc.

Podemos establecer que cuanto menor es la K, menores son los eféctos parásitos de los condensadores

Uno de los efectos más nocivos es que al estar fabricados mediante láminas enrolladas, existen efectos inductivos, a pesar de que materiales como el telón, polipropileno o poliestireno no sean afectados por la frecuencia.

Solen, en su version "fast cap" soluciona eso mediante una construcción multicapa. Otros condensadores muy afamados, los Hovland musicap no tienen de especial en su fabricación nada más que las capas de polipropileno y las de metal están separadas, no se trata de un plástico metalizado como en los demás casos. Su volumen es entre 4 y 10 veces mayor que un condensador de film metálico equivalente, lo que permite una ESR ínfima, aunque un sólo factor no es la clave del sonido.

Estructura multicapa de los Solen "fast"

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OTROS TIPOS

Silver mica

Quedaba todavía uno de los condensadores más importantes en la electrónica, los de mica plateada. Consisten en una delgada lámina de mica con un baño de plata. La excepcional estabilidad y controlabilidad de la fabricación le hace mantener las tolerancias más ajustadas que es posible conseguir en un condensador. Nominalmente son un 1%, pero se pueden obtener de 0,1%. La K de la mica está enrte 6.5 y 8.7 y su absorción dielétrica es del entre un 0,001% y un 0.05%, generalmente mayor que en el teflón, polipropileno y poliestireno, y mas o menos en el mismo nivel que algunas de las cerámicas NP0 .

Su construcción y las características del material lo hacen apto para altas frecuencias, ya que no es inductivo. Ha sido muy usado en circuitos analógicos de radiofrecuencia. Su precio es elevado, pero también su calidad.

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MOS

Son condensadores que se fabrican dentro de los circuitos integrados, tienen más o menos las misma característica que la mica pero el inconveniente de que son extremadamente caros. Mediante recorte por láser permiten tener tolerancias dimensionales muy bajas y puede trabajar a más de 125ºC

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Cristal.

Normalmente algún óxido de boro. Muy raros con propiedades semejantes a la mica y K alrededor de 4.

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Papel y aceite

Su uso data de los albores de la electrónica, y son muy apreciados entre los audiófilos El dieléctrico (papel) es sin duda de lo mejor que hay pero la mezcla con aceite (para elevar su ruptura dieléctrica), con K=2 empobrece los resultados.

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Conclusiones sobre los condensadores.

Quizas un tema tan extenso como los condensadores hubiese merecido una página para ellos sólos.

Cada tipo de condensador tiene su utilidad, sus ventajas e inconvenientes. Es posible combinar las características de varios condensadores para obtener las caracteríticas que requiera el diseño, como una técnica que es muy habitual en el diseño de circuitos. Se requiere un condensador de gran capacidad, que ocupe poco espacio y que filtre bien a todas las frecuencias, para la alimentación.

Importante:

  • Gran capacidad
  • Baja ESR
  • Baja ESL
  • Volumen reducido.

No importante:

  • Absorción dieléctrica
  • Leakage

 

En principio un condensador de policarbonato podría serivir, pero no cumple el último punto. Un electrolítico no cumple el requisito de la baja ESL. Un cerámico Y5V cumple todo menos la gran capacidad. Por separado ninguna de las opciones es satisfactoria, pero si colocamos un electrolítico de aluminio en paralelo con cerámico de alta K habremos reunido las cuatro características. Cuando a 50kHz el electrolítico deje de comportarse como condensador, el cerámico empezará a filtrar las altas frecuencias de la alimentación.

Es necesario conocer las características requeridas y sabre elegir. A la derecha se muestra una gráfica sobre la elección más adecuada de condensadore en función de la frecuencia, para circuitos de baja potencia.

En la de la derecha se puede observar una gráfica comparativa sobre los efectos de ESL y ESR en distintos materiales. Los que tienen parte de la gráfica horizontal quiere decir que sufren los efectos de ESR, los que tienen un pico, ESL pasa a ser dominante diréctamente. La resonancia puede ser más o menos abrupta.

En el aspecto de filtros pasivos, el orden de mejor a peor es:

  1. Teflón
  2. Polipropileno
  3. Policarbonato
  4. Poliéster
  5. Electrolítico bipolar.

No es posible usar poliestireno por la baja potencia que permite. Por supuesto, nada de electrolíticos polarizados, ya que la señal de audio es alterna y garantizaría la destrucción (con una posible explosión) del electrolítico. El teflón es sumamente caro, difícil de encontrar, y no se fabrican grandes valores, pero se puede utilizar en paralelo con otros.

Algo parecido ocurre con los electrolíticos. Los que son específicos para filtros suelen tener mejores parámetros que los normales para electrónica, pero aún así es conveniente utilizar un MKT o MKP en paralelo para evitar la ESL.

 

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Efectos parásitos en componentes pasivos
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