Suchen

Kondensatoren Polymer-Kondensatoren vereinen das Beste aus mehreren Welten

Fortschrittliche Applikationen stellen steigende Anforderungen an die Komponenten, wobei Standard-Technologien oft überfordert und ineffizient sind. Polymer-Kondensatoren sind die Lösung.

Firmen zum Thema

Polymer-Kondensatoren: Bieten in zahlreichen Anwendungen gegenüber anderen Kondensatortechnologien deutliche Vorteile.
Polymer-Kondensatoren: Bieten in zahlreichen Anwendungen gegenüber anderen Kondensatortechnologien deutliche Vorteile.
(Bild: Panasonic Industrial Devices)

Die Anforderungen an Kondensatoren steigen ständig: Immer kleiner sollen sie sein, eine lange Lebensdauer und höchste Zuverlässigkeit sind gefragt, darüber hinaus sollen sie extreme Temperaturen verkraften und ihre Nennkapazität sollte auch langfristig von Temperatur sowie anliegender Spannung weitgehend unabhängig sein. Zudem kommt es in vielen Appliktionen auf einen möglichst niedrigen ESR sowie hohe Ripplestromfestigkeit an – und alles das bei optimierten Kosten.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 30 Bildern

Standard-Kondensatoren sind oft überfordert

Wer all diese Anforderungen mit Standard-Tantal-, Aluminium-Elektrolyt- oder Keramik-Kondensatoren erfüllen will, wird in vielen Fällen scheitern. Deshalb sind in leistungsfähigen Applikationen wie FPGA-Anwendungen oder DC/DC-Wandlern im Auto Kondensatortechnologien gefragt, die das Beste aus mehreren Kondensatorwelten vereinen. Polymer-Kondensatoren beherrschen diesen Spagat.

In der Elektronik soll alles immer kleiner werden

Miniaturisierung ist ein Megatrend in der Elektronik. Deshalb müssen auch passive Bauelemente wie Kondensatoren immer weiter schrumpfen. So weit, so gut – wäre da nicht ein Problem: Hitze! Denn je enger Komponenten zusammenrücken müssen, desto höher ist die Leistungsdichte und damit das Hitzeproblem.

Hochleitfähiges Polymer senkt den ESR-Wert

In solchen Fällen spielen Polymer-Kondensatoren ihren ersten Trumpf aus, und zwar ihren extrem niedrigen Reihenersatzwiderstand ESR (Equivalent Series Resistance) – denn das Polymer ist sehr leitfähig. Und je kleiner der Innenwiderstand ist, umso geringer ist auch die von der Verlustleistung verursachte Erwärmung. Deshalb können Polymer-Kondensatoren für hohe Leistungen kompakt gebaut werden und brauchen somit nur wenig Platz.

MLCCs und ihre Schwächen

Keramische Vielschicht-Kondensatoren (MLCC, Multilayer Ceramic Capacitors) bieten zwar eine ganze Reihe von Vorteilen, aber auch Nachteile, die in vielen Anwendungen nicht tragbar sind. So sind sie materialbedingt mechanisch empfindlich, sodass bei Vibrationen oder mechanischer Beanspruchung Risse entstehen können. Auch verursachen periodische Spannungen aufgrund des Piezo-Effekts Vibrationen, die zu unerwünschten Störungen auf der Leiterplatte führen. Zudem hängt ihr Kapazitätswert stark von der angelegten Spannung sowie der Temperatur ab. All diese Nachteile haben Polymer-Kondensatoren nicht.

Probleme beim Einsatz von Tantal-Kondensatoren

Analog können auch beim Einsatz von Tantal-Elektrolyt-Kondensatoren Probleme auftreten. Während Standard-Tantal-Kondensatoren aus Zuverlässigkeits- und Sicherheitsaspekten nur bei 30 bis 50% der Nennspannung betrieben werden sollten, ist ein solches Derating bei Polymer-Kondensatoren nicht notwendig. Zudem ist der Kapazitätswert von Polymer-Kondensatoren im Gegensatz zu Tantal-Elektrolyt-Kondensatoren auch weitestgehend frequenzunabhängig.

Polymer-Kondensatoren brennen nicht

Dagegen ist der Polymer-Kondensator sehr robust wenn es um elektrische und thermische Belastung geht. Das wiederum wirkt sich positiv auf Lebensdauer und Zuverlässigkeit aus. Zudem brennt Polymer nicht und erlaubt dank seines niedrigen ESR-Werts selbst in sehr kompakten Bauformen hohe Rippleströme. Allgemein eignen sich Polymer-Kondensatoren vor allem für den Einsatz in Embedded- und Kommunikations-Systemen wie Basisstationen, Router, Switches oder Server, FPGA-Anwendungen, Industriemotoren, Wireless- und HF-Anwendungen, Messgeräte, Automatisierungstechnik, elektrische Antriebe sowie Automotive- und Transportation-Anwendungen.

(ID:42414917)

Über den Autor

Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Redakteur, ELEKTRONIKPRAXIS - Wissen. Impulse. Kontakte.