MLCC-Kapazität und DC-Bias: kurze Frage

[Stephan (Gast)]

Hi,

bei MLCCs hängt die Kapazität ja bekanntermaßen vom DC-Bias ab. Aber ab 
wann fängt hier DC an?
Ist eine induktive Spannungsspitze von 1-5µs schon für den DC-Bias 
relevant?

Sprich: Kann ich die Kapazität für solche Spitzen mit der Kapazität bei 
der Betriebsspannung ansetzen, oder muss ich integrieren?

Und: Was passiert wenn sich die Kapazität mit der Spannung reduziert? 
Wird die Energie dann "vernichtet", oder steigt die Spannung zusätzlich 
durch die Kapazitätsreduktion? (ähnlich dem Drehstuhl: wenn ich meine 
ausgestreckten Arme einziehe drehe ich mich schneller)

Bestens
Stephan

[Bernd K. (prof7bit)]

Stephan schrieb:
> oder steigt die Spannung zusätzlich
> durch die Kapazitätsreduktion? (ähnlich dem Drehstuhl: wenn ich meine
> ausgestreckten Arme einziehe drehe ich mich schneller)

Ja. Deshalb verursachen die auch Verzerrungen.

[Joe F. (easylife)]

Stephan schrieb:
> Und: Was passiert wenn sich die Kapazität mit der Spannung reduziert?
> Wird die Energie dann "vernichtet"

Nein, die gespeicherte Energie bleibt natürlich gleich.
Die Kapazität wird mit zunehmender Spannung eben kleiner, d.h. wenn du 
mit konstantem Strom lädst, steigt die Spannung gegen Ende schneller, 
und der Kondensator hat nicht mehr seine Nennkapazität (kann bei MLCCs 
bei max. Spannung weniger als die Hälfte vom Ursprungswert betragen).
Er wird quasi schneller "voll" als geplant.

Vielleicht hilft die Analogie einer Karaffe, die sich nach oben 
verjüngt. Der Wasserstand in der Karaffe sei die Spannung.

[Stephan (Gast)]

Bernd K. schrieb:
> Ja. Deshalb verursachen die auch Verzerrungen.

Nicht was ich gehofft habe, aber so sei es.
Sicher, dass das auch im Bereich von µs gilt und nicht erst bei 
Audiofrequenzen?

Joe F. schrieb:
> Nein, die gespeicherte Energie bleibt natürlich gleich.
..
> Vielleicht hilft die Analogie einer Karaffe, die sich nach oben
> verjüngt. Der Wasserstand in der Karaffe sei die Spannung.

Verständlich. Ich hatte die Befürchtung, dass sich die Karaffe ein 
Zylinder ist, der sich zusammenzieht wenn der Füllstand steigt. Und 
durch das Zusammenziehen zusätzlich den Füllstand erhöht.

Joe F. schrieb:
> (kann bei MLCCs
> bei max. Spannung weniger als die Hälfte vom Ursprungswert betragen).

Leider oft nur 20%.
Praktisch bedeutet das, dass MLCC-Kondensatoren für z.B. Snubber rund um 
einen Faktor 2 überdimensioniert werden müssen. Schade, aber ist wohl so 
...

[Joe F. (easylife)]

Stephan schrieb:
> Praktisch bedeutet das, dass MLCC-Kondensatoren für z.B. Snubber rund um
> einen Faktor 2 überdimensioniert werden müssen.

...oder man ein Modell mit deutlich höherer Spannungsfestigkeit wählt.
Im "unteren" Bereich ist der Kapazitätsverlust ja gering.

[Wolfgang (Gast)]

Joe F. schrieb:
> Die Kapazität wird mit zunehmender Spannung eben kleiner, d.h. wenn du
> mit konstantem Strom lädst, steigt die Spannung gegen Ende schneller,
> und der Kondensator hat nicht mehr seine Nennkapazität (kann bei MLCCs
> bei max. Spannung weniger als die Hälfte vom Ursprungswert betragen)

Du kannst nicht alle MLCCs über einen Kamm scheren. Es kommt ganz 
entscheidend auf das für das Dielektrikum verwendete Material an.

Bei X7R ist die Kapazität erheblich weniger von der Spannung abhängig 
als z.B. bei Y5V. Bei letzterem kommt noch die erhebliche 
Temperaturabhängigkeit dazu.
https://product.tdk.com/info/en/contact/faq/faq_detail_D/1432773353105.html