ForHosting KIT · 開発者向けツール

コンデンサのESR損失電力計算

この計算ツールは、コンデンサの等価直列抵抗によって電気エネルギーが熱へ変わる際の損失電力を見積もります。RMSリップル電流をアンペア、ESRをオームで入力すると、P = I_rms² × ESRによりワット単位で計算します。理想コンデンサの計算では省かれる一方、スイッチング電源、インバータのDCリンク、パルス電源では重要な損失を確認できます。ESR両端のRMS電圧と1時間に散逸するエネルギーも表示します。ブラウザでは無料で、APIの1回のリクエストは$0.002です。動作周波数と温度に対応するESR、およびピーク値ではなくRMS電流をご使用ください。

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ご利用方法ウェブAPIメールTelegramアプリ近日

ESRでリップル電流が熱に変わる理由

実際のコンデンサは理想的なリアクタンスではありません。箔、電解質、端子、誘電損失、構造には等価直列抵抗、すなわちESRが含まれます。この抵抗に交流のリップル電流が流れると、コンデンサの平均DC電流がゼロでも有効電力が熱として失われます。発熱の関係はP = I_rms² × ESRであり、導体の抵抗損失と同じ法則です。RMS電流は波形の二乗平均による発熱効果を表します。電流が二乗される点が重要で、ESRが一定ならRMSリップル電流が2倍になると損失は4倍になります。本ツールはpower_lossをワット、esr_voltageをI_rms × ESRによるRMSボルト、energy_per_hourを電力 × 3600秒によるジュールで返します。ワットは連続的な熱負荷、ESR電圧はリップル電圧の抵抗成分、1時間当たりのジュールは熱エネルギーの比較尺度です。ただし、特定の温度上昇を予測するものではありません。温度は熱抵抗、実装、風量、周辺の熱源、形状、および温度によるESR変化に左右されます。計算したワットは熱解析の入力として扱い、内部温度の完全なモデルとはみなさないでください。また、容量に蓄えられるエネルギーはCとVの二乗の積の半分で求める別の量であり、ESR発熱を直接決めるものではありません。

適切なRMS電流と現実的なESRの選び方

コンデンサを実際に流れる電流のRMS値をご使用ください。ピーク値、振幅、絶対値平均、ピーク間値は、対象波形に合った方法でRMSへ変換してから入力します。正弦波ではRMSはピーク値を2の平方根で割った値ですが、スイッチング電源のリップルは三角波、不連続波、または高調波を多く含む波形であることが多く、換算方法が異なります。電流プローブと波形演算、回路シミュレーション、または根拠を示せるコンバータ計算からRMS値を得られます。ESRにも条件があります。データシートでは特定の周波数と温度におけるインピーダンスまたはESRが示される一方、実際のリップルには複数の高調波が含まれます。電流が大きい周波数を代表する値を選び、想定される厳しい温度と公差も考慮してください。高調波ごとにESRが大きく異なる場合は、信頼できる資料に基づいて各周波数のI_rms² × ESRを求め、その電力を合計します。アンペアとオームを入力するとワットになります。ミリアンペアとミリオームは入力前に1000で割ってください。有限かつ非負の値だけを受け付け、ゼロは損失なしの境界値として扱い、範囲外の値は拒否します。任意の精度設定は表示小数桁だけを変え、計算や元データの不確かさは改善しません。

スイッチング電源の設計審査での活用方法

まず、算出したESR電力を、選定した製品のリップル電流条件およびメーカーの熱設計情報と比較してください。小さなワット値でも必ず安全とは限りません。放熱性の低い小型部品では内部温度が大きく上がり、寿命が短くなったりESRが増えたりする場合があります。大型で冷却しやすいコンデンサはより大きな損失に耐えられる可能性がありますが、判断にはデータシートと検証済みの温度測定が必要です。定格負荷、過負荷、起動時、最大リップルとなる動作点で計算を繰り返し、公差、経年変化、低温時のESR増加、スイッチング周波数の変動、制御モードの変化も必要に応じて含めます。並列コンデンサは必ずしも均等に電流を分担しません。ESR、ESL、容量、配置、配線インピーダンスの差により、1個へ電流が集中することがあります。総電流を単純に割らず、各部品の電流を推定してください。ESR電圧は出力リップルの抵抗成分の確認に役立ちますが、全体には容量性および誘導性成分も含まれます。1時間当たりのエネルギーは比較尺度であり、熱が外へ逃げないという意味ではありません。自動設計探索では、成功したAPIリクエストごとに$0.002がかかり、ブラウザと同じ決定論的な式を使用します。最終的には適切な帯域幅と安全な電流測定を用い、実際の周囲温度、筐体、風量、負荷条件でハードウェア温度をご確認ください。

活用例

スイッチングレギュレータの出力コンデンサ

計算または測定したRMSリップル電流から、出力コンデンサのESRで失われるワット数を見積もります。

DCリンク用コンデンサの比較

詳細な熱検証の前に、候補部品と動作条件ごとのESR発熱を一次比較します。

設計条件の自動探索

部品選定や回帰試験向けに、損失、ESR電圧、1時間当たりのエネルギーを再現可能に生成します。

よくある質問

どの計算式を使用しますか？

P = I_rms² × ESRを使用します。RMS電流をアンペア、ESRをオームで入力すると、損失電力はワットになります。

ピーク電流とRMS電流のどちらを入力しますか？

RMSリップル電流をご入力ください。ピーク値やピーク間値は、実際の波形に適した関係式で変換します。

ESRはミリオームとオームのどちらで入力しますか？

オームで入力します。ミリオームは1000で割ります。たとえば30 mΩは0.03 Ωです。

損失電力から温度上昇を直接求められますか？

いいえ。実際の実装、風量、周囲温度、筐体条件に対応する熱抵抗または検証済みの温度測定も必要です。

利用料金はいくらですか？

ブラウザでは無料です。成功したAPIリクエストは1回$0.002で、無効な入力には課金されません。

開発者向け — APIアクセス

このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。

エンドポイント

POSThttps://api.kit.forhosting.com/elec/capacitor-esr-loss

Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。

お使いのスタックから呼び出す

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/elec/capacitor-esr-loss \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"ripple_current":2.5,"esr":0.03}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/elec/capacitor-esr-loss", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "ripple_current": 2.5,
    "esr": 0.03
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/elec/capacitor-esr-loss",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "ripple_current": 2.5,
    "esr": 0.03
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/elec/capacitor-esr-loss", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"ripple_current":2.5,"esr":0.03}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"ripple_current":2.5,"esr":0.03}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/elec/capacitor-esr-loss", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)

リクエスト例

{
  "ripple_current": 2.5,
  "esr": 0.03
}

レスポンス例

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "elec.capacitor_esr_loss",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。

料金

1リクエストあたり$0.002

単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。

制限

`max_ripple_current`	1000000000
`max_esr`	1000000000

エラー

HTTP	コード	意味
`401`	`unauthorized`	APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。
`402`	`insufficient_balance`	残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。
`404`	`unknown_type`	指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。
`429`	`rate_limited`	リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。

KITの完全なドキュメントを見る →