Keramikkappen gegen Elektrolyt. Was sind die spürbaren Unterschiede in der Verwendung?
On Januar 13, 2021 by adminEin kurzer Blick auf Google und alles, was ich zu finden scheine, sind Leute, die über die Physik sprechen. & the Chemie der Kondensatoren, aber nicht , wie sich dies auf die Auswahl der zu verwendenden Kondensatoren auswirkt.
Vermeiden Sie es, über den Unterschied in ihrer Zusammensetzung und die größeren Kapazitäten in Elektrolytkappen zu sprechen Die Hauptgedanken, die bestimmen, welcher Kondensatortyp für eine Anwendung verwendet werden soll?
Warum wird beispielsweise vorgeschlagen, Keramikkappen zur Leistungsentkopplung pro Mikroprozessor zu verwenden? & ein größerer Elektrolytkondensator pro Platine? Warum nicht überall Elektrolyt verwenden?
Kommentare
- Weil ihre Physik und Chemie zu einem höheren ESR führen.
- @IgnacioVazquez -Abrams Genau darum möchte ich weitere Informationen, was ist ESR und wie wirkt es sich auf das Laden / Entladen der Kappe aus? EDIT: egal, es scheint, dass Sie mir den Namen “ ESR “ gegeben haben, um fortzufahren. Ich könnte in Kürze selbst eine Antwort schreiben, wenn niemand anderes als ich bereit ist, dies zu tun.
- Versuchen Sie diesen Link, um sich einen Überblick zu verschaffen: murata.com/de -eu / products / emiconfun / Kondensator / 2013/02/14 / …
- Keramik: Besserer Hochfrequenzgang aufgrund geringerer Induktivität (hauptsächlich) ). Unpolar (+/- drehbar). uF variiert mit der Spannung – der Grad hängt von der Qualität / dem Material ab. Lange Lebensdauer – nicht übermäßig temperaturabhängig. Kann Spannung mit mechanischer Einwirkung erzeugen. Kann klingeln und an scharfen Kanten hohe Spannungen verursachen. || Elektrolytik senkt normalerweise die Kosten bei großen Kapazitätswerten. Polarisiert bis auf Sonderausführungen. Die Lebensdauer verdoppelt sich pro 10 Grad C Betriebstemperaturabfall. Konstruktionsmethode bedeutet höheres L, also schlechte HF-Reaktion. || Mehr … || Lrge Electro pro Abschnitt behandelt längere, langsam ansteigende …
- … Änderungen. Kleine Keramikkappen in der Nähe von Geräten mit niedrigerem uF und sehr niedrigem L und damit hoher Frequenzresonanz und guter HF-Filterung umgehen eingehende und ausgehende Spitzenrauschen …. || Wiederholen Sie den Vorgang oben und geben Sie Ihre Antwort ein. :-). NICHT ohne Überprüfung verwenden.
Antwort
1. Kondensatoren
Es gibt viele Missverständnisse über Kondensatoren, daher wollte ich kurz erläutern, was Kapazität ist und was Kondensatoren tun.
Die Kapazität misst, wie viel Energie im elektrischen Feld gespeichert wird zwischen zwei verschiedenen Punkten für eine gegebene Potentialdifferenz erzeugt. Aus diesem Grund wird die Kapazität oft als „Dual“ der Induktivität bezeichnet. Die Induktivität gibt an, wie viel Energie ein bestimmter Stromfluss in einem Magnetfeld speichert, und die Kapazität ist dieselbe, jedoch für die in einem elektrischen Feld gespeicherte Energie (durch eine Potentialdifferenz anstelle von Strom).
Kondensatoren Speichern Sie keine elektrische Ladung, was das erste große Missverständnis ist. Sie speichern Energie. Für jeden Ladungsträger, den Sie auf eine Platte drücken, verlässt ein Ladungsträger auf der gegenüberliegenden Platte. Die Nettoladung bleibt gleich (unter Vernachlässigung einer möglichen viel kleineren unausgeglichenen „statischen“ Ladung, die sich auf asymetrisch freiliegenden Außenplatten aufbauen könnte).
Kondensatoren speichern Energie im Dielektrikum, NICHT in den leitenden Platten. Nur zwei Dinge bestimmen die Wirksamkeit eines Kondensators: seine physikalischen Abmessungen (Plattenfläche und Abstand zwischen ihnen) und die Dielektrizitätskonstante der Isolierung zwischen den Platten. Mehr Fläche bedeutet ein größeres Feld, engere Platten bedeuten ein stärkeres Feld (da Feldstärke wird in Volt pro Meter gemessen, so dass die gleiche Potentialdifferenz über eine viel kleinere Entfernung ein stärkeres elektrisches Feld ergibt.
Die Dielektrizitätskonstante gibt an, wie stark ein Feld in einem bestimmten Medium erzeugt wird. Die Basislinie „Dielektrizitätskonstante ist \ $ \ varepsilon \ $ mit einem normalisierten Wert von 1. Dies ist die Dielektrizitätskonstante eines perfekten Vakuums oder die Feldstärke, die durch auftritt Raumzeit selbst. Materie hat einen sehr großen Einfluss darauf und kann die Erzeugung viel stärkerer Felder unterstützen. Die besten Materialien sind Materialien mit vielen elektrischen Dipolen, die die Stärke eines im Material erzeugten Feldes verbessern.
Plattenfläche, Dielektrikum und Plattentrennung. Das ist wirklich alles, was Kondensatoren zu bieten haben. Warum sind sie so kompliziert und vielfältig?
Sie sind es nicht. Mit Ausnahme derjenigen mit einer Kapazität von mehr als Tausenden von pF. Wenn Sie so lächerliche Kapazitätsmengen wünschen, wie wir sie heute meistens für selbstverständlich halten, wie in Millionen Picofarad (Mikrofarad) ) und sogar in der Größenordnung darüber hinaus sind wir der Physik ausgeliefert.
Wie jeder gute Ingenieur betrügen wir diese Grenzen angesichts der durch die Naturgesetze auferlegten Grenzen und umgehen sie trotzdem.Elektrolytkondensatoren und Keramikkondensatoren mit hoher Kapazität (0,1 µF bis 100 µF +) sind die schmutzigen Tricks, die wir angewendet haben.
2. Elektrolytkondensatoren
Aluminium
Die erste und wichtigste Unterscheidung (nach der sie „benannt“ werden) besteht darin, dass Elektrolytkondensatoren einen Elektrolyten verwenden. Der Elektrolyt dient als zweite Platte flüssig, das heißt, es kann direkt gegen ein Dielektrikum gerichtet sein, auch wenn es ungleichmäßig geformt ist. In Aluminium-Elektrolytkondensatoren können wir die Oberflächenoxidation von Aluminium nutzen (das harte Material, manchmal absichtlich porös und farbstoffimprägniert für Farben) auf eloxiertem Aluminium, das einer isolierenden Saphirbeschichtung entspricht) zur Verwendung als Dielektrikum. Ohne eine elektrolytische „Platte“ würde die Unebenheit der Oberfläche jedoch verhindern, dass eine starre Metallplatte nahe genug kommt, um einen Vorteil aus der Verwendung von Aluminiumoxid zu ziehen.
Noch besser, wenn eine Flüssigkeit verwendet wird kann die Oberfläche der Aluminiumfolie aufgeraut werden, was zu einer starken Zunahme der effektiven Oberfläche führt. Dann wird es eloxiert, bis sich auf seiner Oberfläche eine ausreichend dicke Aluminiumoxidschicht gebildet hat. Eine raue Oberfläche, von der alle direkt an die andere „Platte“ angrenzen – unseren flüssigen Elektrolyten.
Es gibt jedoch Probleme. Das bekannteste ist die Polarität. Die Anodisierung von Aluminium ist ein polaritätsabhängiger Prozess, wenn man es nicht an der Ähnlichkeit mit dem Wort anode erkennen kann Der Kondensator muss immer in der Polarität verwendet werden, die das Aluminium anodisiert. Die entgegengesetzte Polarität ermöglicht es dem Elektrolyten, das Oberflächenoxid zu zerstören, wodurch ein kurzgeschlossener Kondensator entsteht. Einige Elektrolyte fressen diese Schicht ohnehin langsam ab, so viele Aluminium-Elektrolytkondensatoren eine Haltbarkeit. Sie sind für die Verwendung ausgelegt, und diese Verwendung hat den vorteilhaften Nebeneffekt, dass das Oberflächenoxid erhalten und sogar wiederhergestellt wird. Bei ausreichender Nichtbenutzung kann das Oxid jedoch vollständig zerstört werden. Wenn Sie ein altes staubiges Oxid verwenden müssen Kondensator von unsicherem Zustand, es ist am besten, sie durch Anlegen eines sehr niedrigen Stroms (Hunderte von µA bis mA) von einer Konstantstromversorgung zu „reformieren“ und die Spannung langsam ansteigen zu lassen, bis sie ihre Nennspannung erreicht. Dies verhindert das sehr hoher Leckstrom (anfänglich) vom Damm Alterung des Kondensators und langsame Wiederherstellung der Oberflächenoxide, bis die Leckage hoffentlich auf einem akzeptablen Niveau liegt.
Das andere Problem besteht darin, dass Elektrolyte aufgrund der Chemie etwas Ionisches sind, das in einem Lösungsmittel gelöst ist. Nicht-polymeres Aluminium verwendet Wasser (mit einigen anderen Zutaten der „geheimen Sauce“). Was macht Wasser, wenn Strom durch es fließt? Es elektrolysiert! Großartig, wenn Sie Sauerstoff und Wasserstoffgas wollten, schrecklich, wenn Sie es nicht getan haben. In Batterien kann kontrolliertes Aufladen dieses Gas wieder absorbieren, aber Kondensatoren haben keine elektrochemische Reaktion, die umgekehrt ist. Sie verwenden nur den Elektrolyten als eine Sache, die ist leitend. Egal was passiert, sie erzeugen winzige Mengen an Wasserstoffgas (der Sauerstoff wird zum Aufbau der Aluminiumoxidschicht verwendet), und obwohl er sehr klein ist, verhindert er, dass wir diese Kondensatoren hermetisch abdichten. Sie trocknen also aus.
Die Standardnutzungsdauer bei maximaler Temperatur beträgt 2.000 Stunden. Das ist nicht sehr lang. Ungefähr 83 Tage. Dies ist einfach auf höhere Temperaturen zurückzuführen, die dazu führen, dass das Wasser schneller verdunstet. Wenn Sie möchten, dass etwas eine lange Lebensdauer hat, ist es wichtig, es so kühl wie möglich zu halten und das Höchste zu erreichen Ausdauermodelle (ich habe solche bis zu 15.000 Stunden gesehen). Wenn der Elektrolyt austrocknet, wird er weniger leitfähig, was den ESR erhöht, was wiederum die Wärme erhöht, was das Problem verschärft. Tantal-Tantal-Kondensatoren sind die andere Vielzahl von Elektrolytkondensatoren . Diese verwenden Mangandioxid als Elektrolyten, der in seiner fertigen Form fest ist. Während der Herstellung wird Mangandioxid in einer Säure gelöst und dann elektrochemisch (ähnlich wie beim Galvanisieren) auf der Oberfläche des Tantalpulvers abgeschieden, das dann gesintert wird. Die genauen Details des „magischen“ Teils, in dem sie eine elektrische Verbindung zwischen all den winzigen Stücken Tantalpulver und dem Dielektrikum herstellen, sind mir nicht bekannt (Änderungen oder Kommentare sind erwünscht!), Aber es genügt zu sagen, dass Tantalkondensatoren aus hergestellt werden Tantal aufgrund einer Chemie, die es uns ermöglicht, sie leicht aus einem Pulver (große Oberfläche) herzustellen.
Dies gibt ihnen eine enorme volumetrische Effizienz, jedoch zu einem Preis: Das freie Tantal und Mangandioxid können eine Reaktion eingehen ähnlich wie Thermit, das Aluminium und Eisenoxid ist. Nur hat die Tantalreaktion viel niedrigere Aktivierungstemperaturen – Temperaturen, die leicht und schnell erreicht werden sollten entgegengesetzte Polarität oder ein Überspannungsereignis stanzen ein Loch durch das Dielektrikum (Tantalpentoxid, ähnlich wie Aluminiumoxid) und erzeugen einen Kurzschluss.Aus diesem Grund werden Spannung und Strom von Tantalkondensatoren um 50% oder mehr verringert. Für diejenigen, die sich des Thermits nicht bewusst sind (das viel heißer ist, aber der Tantal- und MnO 2 -Reaktion immer noch nicht unähnlich ist), gibt es eine Menge Feuer und Hitze. Es wird verwendet, um Eisenbahnschienen miteinander zu verschweißen, und es erledigt diese Aufgabe in Sekunden.
Es gibt auch Polymerelektrolytkondensatoren, die leitfähiges Polymer verwenden, das in seiner Monomerform eine Flüssigkeit ist, aber wann dem richtigen Katalysator ausgesetzt, polymerisiert zu einem festen Material. Dies ist genau wie Superkleber, ein flüssiges Monomer, das Feststoffe polymerisiert, sobald es Feuchtigkeit ausgesetzt wird (entweder in / auf den Oberflächen, auf die es aufgetragen wird, oder aus der Luft selbst). Auf diese Weise können Polymerkondensatoren meist ein Festelektrolyt sein, was zu einer verringerten ESR, einer längeren Lebensdauer und im Allgemeinen einer besseren Robustheit führt. Sie haben jedoch immer noch eine geringe Menge an Lösungsmittel in der Polymermatrix, und es muss leitfähig sein. Sie trocknen also immer noch aus. Leider kein kostenloses Mittagessen.
Was sind nun die tatsächlichen elektrischen Eigenschaften dieser Kondensatortypen? Wir haben bereits die Polarität erwähnt, aber die andere ist ihre ESR und ESL. Elektrolytkondensatoren haben aufgrund ihrer Konstruktion als sehr lange, in eine Spule gewickelte Platte einen relativ hohen ESL (äquivalente Serieninduktivität). In der Tat so hoch, dass sie als Kondensatoren über 100 kHz oder 150 kHz für Polymertypen völlig unwirksam sind. Oberhalb dieser Frequenz sind sie im Grunde nur Widerstände, die Gleichstrom blockieren. Sie tun nichts mit Ihrer Spannungswelligkeit und machen stattdessen die Welligkeit gleich dem Welligkeitsstrom multipliziert mit dem ESR des Kondensators, was die Welligkeit oft noch schlimmer machen kann . Dies bedeutet natürlich, dass jede Art von Hochfrequenzrauschen oder -spitzen direkt durch einen Aluminium-Elektrolytkondensator schießt, als wäre es nicht einmal dort gewesen.
Tantale sind nicht ganz so schlimm, aber sie verlieren immer noch ihre Wirksamkeit Bei mittleren Frequenzen (die besten und kleinsten können fast 1 MHz erreichen, die meisten verlieren ihre kapazitiven Eigenschaften bei 300–600 kHz).
Insgesamt eignen sich Elektrolytkondensatoren hervorragend, um eine Tonne Energie auf kleinem Raum zu speichern , aber sind wirklich nur nützlich für den Umgang mit Rauschen oder Welligkeiten unter 100 kHz. Ohne diese kritische Schwäche gibt es kaum einen Grund, etwas anderes zu verwenden.
3. Keramikkondensatoren
Keramikkondensatoren verwenden eine Keramik als Dielektrikum mit einer Metallisierung auf beiden Seiten als Platten. Ich werde nicht auf Typen der Klasse 1 (niedrige Kapazität) eingehen, sondern nur auf Klasse II.
Kondensatoren der Klasse II betrügen mit dem ferroelektrischer Effekt. Dies ist dem Ferromagnetismus sehr ähnlich, nur mit elektrischen Feldern. Ein Ferroelec trisches Material hat eine Tonne elektrischer Dipole, die bis zu einem gewissen Grad in Gegenwart eines externen elektrischen Feldes orientiert werden können. Das Anlegen eines elektrischen Feldes zieht die Dipole in Ausrichtung, was Energie erfordert und bewirkt, dass letztendlich eine enorme Energiemenge im elektrischen Feld gespeichert wird. Erinnern Sie sich, wie ein Vakuum die Grundlinie von 1 war? Die ferroelektrischen Keramiken, die in modernen MLCCs verwendet werden, haben eine Dielektrizitätskonstante in der Größenordnung von 7.000. Leider beginnt genau wie bei ferromagnetischen Materialien ein immer stärkeres Feld ein Material zu magnetisieren (oder in unserem Fall zu polarisieren) mehr Dipole zum Polarisieren ausgehen. Es sättigt. Dies führt letztendlich zu der unangenehmen Eigenschaft von Keramikkondensatoren vom Typ X5R / X7R / usw.: Ihre Kapazität fällt mit der Vorspannung ab. Je höher die Spannung an ihren Klemmen ist, desto geringer ist ihre effektive Kapazität. Die Menge der gespeicherten Energie nimmt immer noch mit der Spannung zu, ist jedoch bei weitem nicht so gut, wie Sie es aufgrund der unverzerrten Kapazität erwarten würden.
Die Nennspannung eines Keramikkondensators hat nur sehr geringe Auswirkungen darauf. Tatsächlich ist die tatsächliche Spannungsfestigkeit der meisten Keramiken viel höher, 75 oder 100 V für die mit niedrigerer Spannung. Tatsächlich sind viele Keramikkondensatoren, von denen ich vermute, genau das gleiche Teil, jedoch mit unterschiedlichen Teilenummern, wobei der gleiche 4,7-µF-Kondensator sowohl als 35-V- als auch als 50-V-Kondensator unter verschiedenen Bezeichnungen verkauft wird. Das Diagramm der Kapazität / Vorspannung einiger MLCCs ist identisch, bis auf das Diagramm mit niedrigerer Spannung, bei dem das Diagramm bei der Nennspannung abgeschnitten ist. Verdächtig, aber ich könnte mich irren.
Auf jeden Fall höher kaufen Nennkeramik wird diesen spannungsbedingten Kapazitätsabfall nicht bekämpfen. Der einzige Faktor, der letztendlich eine Rolle spielt, ist das physikalische Volumen des Dielektrikums. Mehr Material bedeutet mehr Dipole. Physikalisch größere Kondensatoren behalten also mehr ihrer Kapazität unter Spannung.
Dies ist ebenfalls kein trivialer Effekt. Ein 1210 10µF 50V Keramikkondensator, ein wahres Tier eines Kondensators, verliert 80% seiner Kapazität um 50V. Einige sind etwas besser, andere etwas schlechter, aber 80% ist eine vernünftige Zahl. Das Beste, was ich gesehen habe, war, dass ein 1210 (Zoll) in einem 1210-Gehäuse eine Kapazität von etwa 3 µF aufweist, wenn er 60 V erreicht.Eine 50V-Keramik mit einer Größe von 120µ (Zoll) von 10µF hat das Glück, 500nF von 50V übrig zu haben.
Keramiken der Klasse II sind ebenfalls piezoelektrisch und pyroelektrisch, obwohl dies sie nicht wirklich elektrisch beeinflusst Vibrieren oder Singen aufgrund von Welligkeit und können als Mikrofone fungieren. Vermeiden Sie sie wahrscheinlich am besten als Kopplungskondensatoren in Audiokreisen.
Andernfalls haben Keramiken den niedrigsten ESL und ESR aller Kondensatoren am „kondensatorartigsten“ der Gruppe. Ihre ESL ist so niedrig, dass die primäre Quelle die Höhe der Endabschlüsse auf dem Paket selbst ist Ja, diese Höhe einer 0805-Keramik ist die Hauptquelle für ihre 3 nH ESL. Sie verhalten sich immer noch wie Kondensatoren mit vielen MHz oder sogar höher für spezielle HF-Typen. Sie können auch viel Rauschen entkoppeln und sehr schnelle Dinge wie digitale Schaltkreise entkoppeln. Dinge, für die Elektrolyte unbrauchbar sind.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Elektrolyte:
- viel Masse sind Kapazität in einem winzigen Paket
- in jeder anderen Hinsicht schrecklich
Sie sind langsam, sie nutzen sich ab, sie fangen Feuer, sie werden zu einem Kurzschluss, wenn Sie sie polarisieren falsch. Nach allen Kriterien werden Kondensatoren gemessen, abgesehen von der Kapazität selbst, Elektrolyte sind absolut schrecklich. Sie verwenden sie, weil Sie müssen, niemals, weil Sie wollen.
Keramiken sind:
- Instabil und verlieren einen Großteil ihrer Kapazität unter Spannungsvorspannung
- Sind ansonsten fantastisch.
ann vibrieren oder als Mikrofon wirken. Oder Nanoaktuatoren!
Keramikkondensatoren sind das, was Sie verwenden möchten, aber nicht immer können. Sie verhalten sich tatsächlich wie Kondensatoren und sogar bei hohe Frequenzen, können aber nicht mit dem volumetrischen Wirkungsgrad der Elektrolyse mithalten, und nur Typen der Klasse 1 (mit sehr geringen Kapazitätsmengen) haben eine stabile Kapazität. Sie variieren stark mit Temperatur und Spannung. Oh, sie können auch reißen und sind nicht so mechanisch robust.
Oh, eine letzte Anmerkung, Sie können Elektrolyse in AC / nicht polarisierten Anwendungen verwenden, wobei all ihre anderen Probleme natürlich noch im Spiel sind . Schließen Sie einfach ein Paar regulär polarisierter Elektrolytkondensatoren mit Klemmen mit gleicher Polarität an, und jetzt sind die Enden mit entgegengesetzter Polarität die Klemmen eines brandneuen, unpolaren Elektrolyt. Solange ihre Kapazitätswerte ziemlich gut übereinstimmen und nur eine begrenzte Menge an Gleichstromvorspannung im eingeschwungenen Zustand vorliegt, scheinen die Kondensatoren im Einsatz zu bleiben.
Kommentare
- Tantale werden nicht herabgesetzt, weil “ sie ‚ wie Thermit sind „, Sie ‚ wurden herabgesetzt, weil sie ‚ sind, ähm, Müll. Die Nennspannung ist ein ha-ha-Wert, der Ihre Lebensdauer stark einschränkt, und Sie ‚ betrachten eine Leistungsreduzierung von 40%, um die angegebene Lebensdauer zu erhalten. Ich würde ‚ kein klumpenleitendes Polymer (POSCON et al.) Mit Al-Elektrolyse verwenden, da diese weit überlegene Eigenschaften sowie einen weit überlegenen Preis aufweisen. IPC hat einen Standard für Leistungsreduzierungswerte in der Leistungselektronik, sodass Sie ‚ nicht auf Raten reduziert werden.
- @metacollin I ‚ Ich gebe Ihnen eine Aufwertung Ihrer Antwort, weil Sie dort tatsächlich viele gute Informationen veröffentlicht haben, ABER Sie haben die OP-Frage im Grunde genommen beantwortet, indem Sie auch viele nicht gestellte Fragen beantwortet haben. Manchmal ist es gut, tatsächlich spezifisch auf die Frage zu sein.
- @crowie In diesem Fall denke ich, dass es ‚ gut ist, haben wir viele kanonische Antworten erhalten, die das ‚ wie man einen Kondensator auswählt ‚. Es wird viele Leute geben, die nach Informationen wie diesen suchen, und sie beantworten tatsächlich die Frage.
- @Mast jedoch ist es sehr fraglich, dass Keramik mit unterschiedlichen Spannungstoleranzen einfach anders verpackt wird. Sicher, Sie sehen vielleicht keine Probleme mit Hobbyprojekten, aber geben Sie eine mittelgroße Leiterplatte mit zweihundert Stücklistenleitungen oder so mit ein paar tausend PA-Einheiten, und Sie werden pleite sein und weinen wie als. [Div id = „87dfde35f5“>
Sobald diese Dinge anfangen zu regnen RMAs.
The dielectric constant is how strong a field will be generated in a specific medium. The lowest and 'baseline' dielectric constant is ε0, with a normalized value of 1.
Ist es wirklich? Dies ist das erste Mal, dass ich ‚ davon gehört habe. Normalerweise habe ich ‚ die Formel von ε = ε0 * εr gesehen, wobei εr für Vakuum auf 1 normiert ist und die Konstante ε0 bei 8,85e-12 F / m liegt. Antwort
Warum wird dies beispielsweise vorgeschlagen? Verwenden Sie Keramikkappen zur Leistungsentkopplung pro Mikroprozessor & einen größeren Elektrolytkondensator pro Platine? Warum nicht überall Elektrolyt verwenden?
Die drei Haupttypen haben unterschiedliche Eigenschaften – ich schlage vor, Sie recherchieren sie, aber die wichtigsten Dinge, nach denen Sie suchen müssen, sind
-
Eigenresonanzfrequenz ( hervorgerufen durch die effektive Serieninduktivität). Ein einfaches Beispiel, das unten gezeigt wird: –
-
dielektrische Verluste (normalerweise bei hohen Frequenzen): –
- effektiver Serienwiderstand (mehr Verluste)
- Kapazitätsänderung bei angelegter Spannung (nicht gut für Filter): –
- Kapazitätsänderung mit Temperatur (auch nicht gut für Filter): –
- anfängliche Toleranzerwartungen
- Welligkeitsstrom (wichtig für Netzteile aufgrund hoher Spitzenanforderungen): –
- Möglichkeit, Kurzschlüsse (X- und Y-Kondensatoren) zu vermeiden
- Niedrige Mikrofonik (wichtig für empfindliche Audioanwendungen). Hier „ein Typ, der davon weiß: –
- Grundlegende Elektrolytkappen sind polarisiert, daher sind Wechselstromanwendungen eingeschränkt. Hier ist das Ersatzschaltbild: –
Ich bin sicher, dass es noch einige andere Dinge gibt, die jedoch während Ihrer Untersuchung deutlich werden .
Kommentare
- Wow … für eine einfache Frage ,, Dieser Beitrag ist vielleicht detailliert und ich denke, es ist eine gute Antwort .. ABER von nein bedeutet, habe ich die Zeit, dies zu lesen? Es sollte oben einige Punkt-gegen-Punkt-Zusammenfassungen geben, bevor alles unten aufgeschlüsselt wird.
- @Mayhem Aha, damit Sie mit meinem Kommentar zu Ihrem Ihren eigenen zurückbekommen Frage LOL.
- huh … hol meine eigene zurück .. Ich sagte nur, es ist ein Weg zu langen Post .. Wie ich sagte, es ist eine gute Antwort, aber sollte organisiert werden .. Ich habe dich nie gefragt eine frage, kam gerade acros s Ihre in einer zufälligen Google-Suche ..
- “ Singkondensatoren “ sind ein Problem für die Leistungselektronik, nicht Nur “ sensible Audioanwendungen „. Da ich hörgeschädigt bin, kann ich es nicht hören, aber die anderen Leute im Labor beschwerten sich immer wieder über das Jammern, das mein LED-Treiber bei 130 W Leistung machte. Es gab kein Stabilitäts- / Klingelproblem. In diesem Fall bestand die Lösung darin, ein “ Sprungbrett “ herzustellen, indem Schlitze um die große Keramik geschnitten wurden, damit die Vibrationen gedämpft werden.
Antwort
Der offensichtliche Unterschied besteht darin, dass die Elektrolyse viel größer ist als die Keramik. 1 mm x 0,5 mm Keramik sind eine gängige Gartensorte, Ihre Elektrolytdosen sind weitaus größer.
Dann, wie andere bereits betont haben, ist die Elektrolytik bei hohen Frequenzen nicht so gut, so dass sie nicht zum Umgehen von „hohen“ Frequenzen geeignet ist, sondern nicht mit dem 1-MHz-Chip mithalten kann, geschweige denn 125 MHz Gigabit Ethernet PHY.
Ein weiterer Streitpunkt ist der ESR. Bei Leistungsanwendungen führt dies tendenziell direkt zu Abwärme in Schaltknoten, sodass ein Elektrolyt eher durch die Welligkeitsstromstärke als durch die Kapazität ausgewählt wird.
Elektrolyt ist auch ziemlich schrecklich mit Temperaturstabilität usw., so dass Ihre Kapazität sehr unterschiedlich sein kann.
Keramik hat große Fortschritte gemacht, als ich mit 100nF begann. Keramik war „große Kapazität“. Jetzt können Sie 10uF Keramik günstig kaufen. Der Haken, der hier nicht offensichtlich ist, ist, dass „große“ Keramiken, die ein X7R-Dielektrikum (oder noch schlimmer) verwenden, ihre Kapazität verlieren, je höher die Spannung ist, der sie ausgesetzt sind. Ihre 10uF 80V-Keramik kann bei 63V nur 1uF betragen.
Keramik Die Spannungstoleranz ist auch keine Richtlinie. Gehen Sie um ein Volt über und Sie bekommen Fehler. Nicht, dass Sie jemals Passive ohne Leistungsreduzierung verwenden sollten.
Daher kann der große Elektrolyt einen großen „Eimer mit Elektronen“ liefern. Schritt halten mit niederfrequenten Leistungsspitzen an Schaltkreisen. Die kleineren Keramiken nehmen die mittleren Frequenzen bis zu etwa 50 MHz auf, es sei denn, Sie sind sehr vorsichtig bei der Platzierung, Verlegung und Teileauswahl. Für tatsächlich hohe Frequenzen benötigen Sie eng gekoppelte Leistungsebenen.
Ein weiterer Nachteil der Keramik ist die Impedanz über der Frequenz. Große Kapazitäten eignen sich nicht gut für hohe Frequenzen und umgekehrt. Dies hat mit Kapazitäten und Induktivitäten aufgrund des physikalischen Gehäuses zu tun.
Antwort
Eigenschaften von Elektrolytkondensatoren
- Effektiv bei niedriger Frequenz
- Große Kapazität
- Niedrige Kosten
- Große ESR
- Große ESL
Eigenschaften von Keramikkondensatoren
- bei hoher Frequenz wirksam
- Die effektive Kapazität nimmt mit der Vorspannung ab
- teurer als Elektrolytkondensator
- Niedriger ESR
- Niedriger ESL
- Begrenzte Kondensatorgröße
Antwort
Es gibt viele Faktoren, die die Entscheidung beeinflussen, welcher Kondensatortyp in einem bestimmten Fall verwendet werden soll. Hier einige Beispiele:
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Kosten sind ein Faktor. Für eine bestimmte Anwendung sind bestimmte Spezifikationen wie Kapazität und Kosten erforderlich, um die Entscheidung zu treffen.
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Leistungsanforderungen. Es ist erwünscht, bestimmte Ziele wie das Einschwingverhalten zu erreichen. Wenn eine Spezifikation wie der ESR (effektiver Serienwiderstand) zu hoch ist, liefert der Kondensator möglicherweise nicht die erforderlichen Anforderungen an den Stromfluss.
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Größe und Montage. Die Art der Befestigung an der Schaltung leitet auch die Auswahl. Ein kleines SMT kann viel einfacher an die Stifte eines IC gedrückt werden, während ein bleihaltiger Typ möglicherweise robuster ist.
Antwort
Greifbare Unterschiede können sein:
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Keramikkondensatoren haben einen niedrigeren ESR und bieten daher niedrigere Leckströme als die Elektrolytkondensatoren. Tipp: Versuchen Sie, Keramikkondensatoren für Ihre batteriebetriebenen Designs zu verwenden.
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Lowe ESR bedeutet auch, dass Keramikkondensatoren ein besseres Einschwingverhalten aufweisen, damit sie während eines (einfacheren) Stroms liefern können transient.
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Elektrolytkondensatoren bieten keine gute Temperaturstabilität, sodass sich ihre Kapazität um 20% oder 30% gegenüber dem ursprünglichen Wert ändern kann.
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Preis: Wenn Sie große Kapazitätswerte benötigen (sagen wir> 100 uF), werden Sie feststellen, dass die Keramikkondensatoren im Vergleich zu den Elektrolytkondensatoren sehr teuer sind.
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