Passive Bauelemente

Immer bessere Kondensatoren dank technologischer Fortschritte

| Autor / Redakteur: Axel Schmidt * / Thomas Kuther

Moderne Kondensatoren: Technologische Fortschritte sorgen dafür, dass Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren (oben), MLCCs (links unten) und Tantal-Polymer-Kondensatoren (rechts davon) immer besser werden.
Moderne Kondensatoren: Technologische Fortschritte sorgen dafür, dass Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren (oben), MLCCs (links unten) und Tantal-Polymer-Kondensatoren (rechts davon) immer besser werden. (Bild: KEMET)

Elektronische Geräte stellen immer höhere Anforderungen an die eingesetzten Komponenten. Das gilt auch für Kondensatoren, die immer kleiner, leistungsfähiger und zuverlässiger werden müssen.

Zu den heutigen technischen Herausforderungen zählen das Energiemanagement, höhere Sicherheit, die Kommunikation über kurze oder lange Distanzen und eine bessere Lebensqualität für Menschen jeden Alters. Entwickler erhöhen daher die Anforderungen an viele Bauelemente, darunter auch an Kondensatoren. Um die höheren Anforderungen an tragbare Geräte, Rechner, Kommunikationsinfrastrukturen, industrielle Verarbeitungssystemen, Automobilelektronik, Elektrofahrzeuge, öffentliche Verkehrssysteme, Luft-/Raumfahrt- und Verteidigungstechnik zu erfüllen, werden Kondensatoren immer weiter verbessert. Leistungsfähigere und zuverlässigere Bausteine mit höherer Toleranz gegenüber den Umgebungsbedingungen, bessere Energieeffizienz und kleinere Abmessungen sind einige der Fortschritte.

Mit neuen Kondensatoren, die zur Energiespeicherung und -abgabe, für Filter, zur Stabilisierung von Signalformen und zur Beeinflussung von Strom und Spannung zur Verfügung stehen, können Entwickler bestehende Designs aufwerten sowie neue und bisher nicht mögliche Funktionen realisieren. Verbesserungen bei Kondensatoren ergeben sich durch Fortschritte in der dielektrischen Zusammensetzung, bei Gehäusematerialien, Montageprozessen und dem Anschlussdesign. Kleine Bauteile sind entscheidend für tragbare Elektronikgeräte wie Smartphones und Personal Media Devices, da Leiterplatten immer dichter bestückt werden, um zusätzliche Funktionen zu bieten.

Hohe Kapazitästwerte in kleinsten Gehäusen

Polymer-Tantal-Chipkondensatoren bieten eine hohe Kapazität bei kleinen Gehäuseabmessungen und kommen vor allem bei der Entkopplung und Filterung in Stromversorgungen zum Einsatz. Neue Bausteine bieten Face-Down-Anschlüsse, um einen größeren volumetrischen Wirkungsgrad zu erzielen. Damit ergeben sich höhere Kapazitätswerte bis zu 220 µF im kleineren Standard-EIA-Gehäuse 2012 (2,0 mm x 1,2 mm) oder 3216 (3,2 mm x 1,6 mm). Neueste Kondensatoren bieten diese Technik, so zum Beispiel die T527- und T529-Familien (Bild 1). Sie weisen auch einesehr geringe Bauhöhe von nur 1 mm auf. Fortschritte bei der Gegenelektrodentechnik und beim Gehäusedesign sorgen dabei für den branchenweit niedrigsten äquivalenten Serienwiderstand (ESR) für diese Gehäusegröße.

Hohe Leistungen erfordern höchste Zuverlässigkeit

In Systemen mit hoher Leistung wie Wechselrichtern, Schweißgeräten, unterbrechungsfreien Stromversorgungen, Antriebssteuerungen und Invertern für Solar- und Windanlagen, sind Aluminium-Elektrolytkondensatoren traditionell die erste Wahl für Entwickler, die hohe Kapazität, hohe Nennspannungen und hohe Wechselstrombelastbarkeit benötigen. Hohe Zuverlässigkeit und eine lange Lebensdauer sind ebenfalls wichtig, um die Ausfallzeit und Wartungskosten zu minimieren.

Langlebige Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren

Mithilfe neuer Elektrolyt- und Folientechnologie bieten die Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren der Famlien ALS60 und ALS61 (Bild 2) eine Lebenserwartung von 18.000 bis 20.000 Stunden beim Ripple-Nennstrom. Die DC-Nennspannung beträgt bis zu 550 V und die Temperatur-beständigkeit reicht bis 85 °C. Da die meisten High-Voltage-Anwendungen heute eine maßgeschneiderte Lösungen erfordern, dabei aber nicht die Kosten einer voll kundenspezifischen Lösung verursachen sollen, bietet KEMET einen Elektrolyt-Design-Service an. Kunden können dabei verschiedene Aspekte der gewünschten Kondensatoren, z.B. Spannung, Maße und Anschlüsse spezifizieren, um so einen optimalen Baustein zum wettbewerbsfähigen Preis zu erhalten.

Hohe Kapazitätswerte für elektronische Vorschaltgeräte

Der zunehmende Einsatz elektronischer Vorschaltgeräte in Beleuchtungen und HID-Lampen wie Xenon-Scheinwerfern in Fahrzeugen sind weitere Gründe für die Nachfrage nach höheren Kapazitäten für High-Voltage SMD-MLCCs (Multi-Layer-Keramikkondensatoren, Bild 3). In Stromversorgungen, Telekommunikations- oder Medizintechnik, industriellen Steuerungen und LAN/WAN-Ausrüstung findet sich diese Art von Kondensatoren ebenfalls.

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