Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Muss es ein Elko sein?


von Thorsten B. (billib)


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Moinsen.

Vorwort: Ich bin nicht vom Fach. Die Sufu zeigt mir viel, allerdings 
weiß ich nicht, wie das, wonach ich suche (sh. Abb), genannt wird. 
Hinweise willkommen. Ich bitte um Milde.

Zur Sache: Die Abbildung zeigt die Spannungsversorgung eines 
Mikrocontrollers. Soweit ich verstanden habe, sorgen die beiden 
parallelen Kondensatoren für eine schön gleichmäßige Spannung ohne 
Schwankungen und Firlefanz. So weit, so gut.

Der größere der beiden scheint mir immer ein Elko zu sein. Gibt es dafür 
einen anderen Grund, als dass das schon immer so gemacht wurde? Ist es 
beispielsweise erwünscht, dass die Ladezeit relativ lang ist, oder ist 
das schnurz?

Oder anders gefragt: Ist es o. k., aus Gründen der Platzersparnis einen 
SMT-Keramikkondensator in 100µF zu verwenden?

Beitrag #6663500 wurde vom Autor gelöscht.
von Georg (Gast)


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Die Kondensatoren glätten in verschiedenen Frequenzbereichen, 
schliesslich unterscheiden sie sich um den Faktor 1000. Aber ein Elko 
muss es nicht sein, früher hatte man in dem Bereich nichts anderes (und 
Tantal wäre eine ganz schlechte Idee, aber das ist ein anderes Thema). 
In der Praxis sollten auch 10 µF reichen.

Georg

von Rainer Z. (netzbeschmutzer)


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Thorsten B. schrieb:
> Oder anders gefragt: Ist es o. k., aus Gründen der Platzersparnis einen
> SMT-Keramikkondensator in 100µF zu verwenden?

Aus Gründen der Platzersparnis sicher nicht...

von Percy N. (vox_bovi)


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Rainer Z. schrieb:
> Aus Gründen der Platzersparnis sicher nicht...

Aber er kostet bei Farnell nur 1.96 € netto ...

von Thorsten B. (billib)


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Wow,

das ging ja rasant. Und freundlich obendrein! Dankeschön. :)

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Thorsten B. schrieb:
> Ist es o. k., aus Gründen der Platzersparnis einen SMT-Keramikkondensator
> in 100µF zu verwenden?
Eigentlich ist es einfach: man kann diese Frage anhand der 
bereitgestellten Informaionen nicht beantworten.
Denn wenn der Spannungsregler ein LDO ist, dann könnte es sein, dass er 
bissig auf einen zu niedrigen ESR reagiert...

> dass die Ladezeit relativ lang ist
Definiere "relativ".
Mal angenommen, dass der Spannungsregler 500mA bei 5V liefern kann, dann 
ist der Elko nach C*U = I*t -> t = C*U/I = 100µF*5V/500mA = 1ms voll 
geladen. Das ist eigentlich noch relativ kurz.

: Bearbeitet durch Moderator
von Der Zahn der Zeit (🦷⏳) (Gast)


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Thorsten B. schrieb:
Alle Bauteile, auch Kondensatoren sind nicht ideal. Hier geht es darum, 
dass Elkos zwar bei hoher Kapazität wenig Volumen haben, aber wegen 
ihres hohen induktiven Anteils bei hohen Frequenzen eher wie eine 
Induktivität als ein Kondensator wirken. Bei Keramikkondensatoren ist 
die Frequenz, ab der das passiert (die Resonanzfrequenz), wesentlich 
höher. Also ist der eine zum Abblocken der der tiefen und der andere der 
hohen Frequenzen vorgesehen.

> Oder anders gefragt: Ist es o. k., aus Gründen der Platzersparnis einen
> SMT-Keramikkondensator in 100µF zu verwenden?
Das mache ich u. A. auch aus diesem Grund so. Die Technologie ist 
fortgeschritten. Ein 100 µF/6,3 V-Keramikkondensator ist nicht unbedingt 
größer als ein solcher Elko. Und seine Resonzfrequenz liegt auch höher. 
Aber: Diese Art Keramikkondensatoren haben ein Dielektrikum, bei dem die 
Kapazität bei Nennspannung auf einen Bruchteil, z. B. 20 oder 30% (also 
20 - 30 µF) sinkt. Beim üblichen X7R ist das so, das noch extremere Y5U 
ist noch einmal deutlich schlimmer. Mehr in Wikipedia. Die 100 µF in 
deiner Applikation sind aber zweifellos ohnehin nur ein Daumenwert, es 
ginge auch ganz ohne Elko, und - wenn überhaupt - wie viel Kapazität wie 
viel Gewinn bringt, hat höchstwahrscheinlich niemand nachgeprüft. Ja, in 
diesem Sinne: "man hat das schon immer so gemacht".

von Rainer Z. (netzbeschmutzer)


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Thorsten B. schrieb:
> Wow,
> das ging ja rasant. Und freundlich obendrein! Dankeschön. :)

Na klar, was hast Du gedacht? Alles gut und viel Erfolg bei Deinem 
Projekt.

Wenn allerdings jemand aus einem Audioforum vorbeischaut und sich 
freundlich - auch ernsthaft - nach Platinen mit sauerstofffreien 
Kupferleiterbahnen erkundigt, wird sowas von den Mods gnadenlos gelöscht 
(heute Mittag ernsthaft geschehen), ohne dass ich einen Verstoß gegen 
Forenregeln erkennen konnte. Also Vorsicht!

von hinz (Gast)


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Rainer Z. schrieb:
> Wenn allerdings jemand aus einem Audioforum vorbeischaut und sich
> freundlich - auch ernsthaft - nach Platinen mit sauerstofffreien
> Kupferleiterbahnen erkundigt, wird sowas von den Mods gnadenlos gelöscht
> (heute Mittag ernsthaft geschehen), ohne dass ich einen Verstoß gegen
> Forenregeln erkennen konnte. Also Vorsicht!

Du hast Halluzinationen.

Beitrag "Leiterplattenmaterial in Audio Geräten [Endet 25.04.]"

von mark space (Gast)


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Was soll bei einem solchen Tread (habe ihn auch gesehen) schon 
herauskommen. Eine technische Debatte ist mit der Esotherik-Fraktion 
unmöglich. Also wird der TO hier abgewatscht von allen, die um diesen 
Hokuspokus wissen. So what?

von Rainer Z. (netzbeschmutzer)


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GROSSER IRRTUM!

Ich muss Abbitte bei den Mods leisten!

Den von mir vermissten und vermeintlich gelöschten Fred mit dem 
sauerstofffreien Kupferleiterbahnen - sie müssen auch gefräst sein, 
nicht geätzt - habe ich soeben wiederentdeckt.

von Rainer Z. (netzbeschmutzer)


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hinz schrieb:
> Du hast Halluzinationen.
>
> Beitrag "Leiterplattenmaterial in Audio Geräten"

Trifft zu.

Wäre tatsächlich schade gewesen, diesen Fred zu löschen. Schöne 
Beiträge. Lesenswert.

von Karl B. (gustav)


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Rainer Z. schrieb:
> Fred

Wer ist Fred?
https://de.wikipedia.org/wiki/Thread

kenne das nur so.

: Bearbeitet durch User
von Gerald K. (geku)


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Ich habe meinen Melder von THT auf SMD umgestellung und den Elko 100µF, 
100nF und LIC (LitiumIonenkondensator) 20F auf 4x 100µF Taiyo Yuden 
Multilayer Ceramic Capacitors MLCC umgestellt. 0,2€ pro Kondensator.

Ich habe keinen Nachteil festgestellt.

von Sven B. (scummos)


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Das, was da drüber im Schaltplan ist, sieht wie ein Linearregler aus. 
Schau in dessen Datenblatt nach, was der für eine Ausgangskapazität 
braucht. Achte drauf, diese Angabe nicht zu verletzen; manche Regler 
haben hier hohe Anforderungen, wie "mindestens 10 µF" und "ESR nicht zu 
klein".

Der Mikrocontroller braucht diese 100 µF neben sich eher nicht. Dieser 
Elko gehört zum Regler, nicht zum µC.

: Bearbeitet durch User
von Percy N. (vox_bovi)


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Rainer Z. schrieb:
> Wäre tatsächlich schade gewesen, diesen Fred zu löschen. Schöne
> Beiträge. Lesenswert.

In der Tat. Es ist ausgesprochen erfrischend, zuzusehen, wie sich alles 
auf den Heringssalat stürzt.

Warum gibt es eigentlich keine Diskussionen, ob eine Prollex genauer 
geht, wenn man die Brüllanten nicht auf dem Gehäuse, sondern unsichtbar 
in demselben unterbringt?

von irgendein Fred (Gast)


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Karl B. schrieb:
> Rainer Z. schrieb:
>> Fred
>
> Wer ist Fred?

Da Du es unbedingt wissen willst: Ich z.B. bin Fred.

> https://de.wikipedia.org/wiki/Thread
>
> kenne das nur so.

(Wie konntest Du dann aber erkennen, ... ? Na, egal.)

Falls es Dich interessiert: Ich (als Fred) finde die Verwendung
meines Vornamens anstatt "Thread" einerseits Buchstaben-faul, aber
andererseits unfaßbar extrem fürchterlich ........ belanglos.

von Weltverschlimmbesserer (Gast)


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> Muss es ein Elke sein?
Ja.

von Weltverschlimmbesserer (Gast)


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Weltverschlimmbesserer schrieb:
>> Muss es ein Elke sein?
>
> Ja

*Elko

von Gerald K. (geku)


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Weltverschlimmbesserer schrieb:
> Ja.

Mit welcher technischen Begründung?

von Stefan F. (Gast)


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Georg schrieb:
> In der Praxis sollten auch 10 µF reichen.

Ich vermute, dass es sich um einen ESP8266 oder ESP32 handelt. Da 
empfehle ich dringend mindestens 100µF.

Wenn zwischen Spannungsregler und dem unteren IC mehr als 10 mm Abstand 
sind, brauchst du für den Spannungsregler einen eigenen Kondensator 
gemäß Datenblatt.

Bei SMD Kondensatoren musst du bedenken, dass sie nur bei sehr geringen 
SPannungen die Nenn-Kapazität haben. Siehe 
https://de.wikipedia.org/wiki/Keramikkondensator#Spannungsabh%C3%A4ngigkeit_der_Kapazit%C3%A4t

von Gerald K. (geku)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Bei SMD Kondensatoren musst du bedenken, dass sie nur bei sehr geringen
> SPannungen die Nenn-Kapazität haben

Die Nennkapazität ist bei Nennspannung spezifiziert.
Mit 100µF/6,3V liegt man bei 3,3V Betriebsspannung auf der sicheren 
Seite.

von Rainer Z. (netzbeschmutzer)


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Karl B. schrieb:
> Wer ist Fred?

Fred ist das deutsche und menschenfreundliche Pendant von "Thread", 
diesem hochgefährlichen angloamerikanischen Würge-Erguss, der wegen der 
Gefahr des Zungeverschluckens tunlichst vermieden werden sollte.

Anglophilen Sonderlingen, welche "Thread" tatsächlich verwenden wollen, 
sei dieses Übungs-Video empfohlen:

https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwicxO2xso3wAhVDgP0HHWnyBNcQwqsBMAB6BAgDEAQ&url=https%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3DY0CxZqd_YKw&usg=AOvVaw0wLrkOKDU_2K4ZHmaPBaMb

Dann doch lieber Fred, oder??

: Bearbeitet durch User
von Percy N. (vox_bovi)


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Rainer Z. schrieb:
> hochgefährlichen angloamerikanischen

threatening, ain't it?

von Bastelmensch (Gast)


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Gerald K. schrieb:
> Die Nennkapazität ist bei Nennspannung spezifiziert.
> Mit 100µF/6,3V liegt man bei 3,3V Betriebsspannung auf der sicheren
> Seite.

Bei MLCCs leider nicht, Stichwort "voltage bias":
https://www.eeworldonline.com/the-effect-of-dc-bias-on-mlcc-class-2-capacitors/

von S. K. (hauspapa)


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Gerald K. schrieb:
> Die Nennkapazität ist bei Nennspannung spezifiziert.

Das stimmt leider nicht. Schau dir mal  bei einem beliebigen X7R 
Kondensator das Diagramm zum DC-Bias an. Das ist leider nur bei 0V bei 
100%

von Michel M. (elec-deniel)


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Ein Ausblick in die Zukunft ?!
https://www.youtube.com/watch?v=2n4JA-mfdIo&t=106s
mal abwarten :-)

: Bearbeitet durch User
von Joachim B. (jar)


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von Name: (Gast)


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Thorsten B. schrieb:
> Oder anders gefragt: Ist es o. k., aus Gründen der Platzersparnis einen
> SMT-Keramikkondensator in 100µF zu verwenden?

Schau ins Handbuch des µC, dort gibt es immmer eine Sektion, die das 
erklärt.

Die µC die ich kenne verlangen üblicherweise 100nF pro Versorgungspin 
und eine "Bulk" Kapazität von 10µF (hier PIC32 und STM32).
Also SMD ist mögich.

Aber das hängt vom µC ab. Nein, ich kenne keinen der einen Elko 
verlangt, aber wie gesagt: Datenblätter lesen.

von Name: (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> nicht bei MLCC
> 
https://www.rutronik.com/de/artikel/detail/News/keramikvielschicht-chipkondensatoren-kapazitaetsverlust-durch-dc-bias-bei-mlccs/

Das stimmt. Aber wir wollen den TE bitte nicht überfordern. Viele 
Hersteller brücksichtigen das, und bei 100nF muss man schon jenseits 
0402 gehen, dass es sich bei 3,3V merklich auswirkt.

von Thorsten B. (billib)


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Na, da habe ich ja etwas angerichtet... Vielen Dank an die meisten von 
Euch für die meist konstruktiven Antworten (Der eine oder andere verlor 
wohl etwas den Faden (engl: thread) und natürlich kommt kein Forum ohne 
mind. eine Antwort aus, die hauptsächlich dazu dient, die Frage als 
unterirdisch dämlich darzustellen...)  Den kleinen Bildausschnitt hatte 
ich gewählt, um mich aufs Wesentliche zu beschränken.
Im Bild oben: TS1117-BCW-3.3, unten ESP Wroom 32 (aus dessen 
Anwendungsbeispielen im Datenblatt die Kondensatoren stammen)

Es gab ein paar ernsthafte Hinweise, die zur Recherche und zu weiterem 
Lernen einladen. Nochmals Dank dafür.

Als Fazit nehme ich mit: 1. kann sein, kann nicht sein, muss man halt 
mal ausprobieren und es kommt darauf an, 2. RTFM (Wobei man in der Lage 
sein muss, das letztere zu verstehen/interpretieren) und 3. Ich hätte 
mich vor 35 Jahren für ein Studium der Elektrotechnik entscheiden 
sollen. :)


Gruß
Billib

von Name: (Gast)


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Thorsten B. schrieb:
> 2. RTFM (Wobei man in der Lage
> sein muss, das letztere zu verstehen/interpretieren)

Dabei kann man helfen. Am Besten hier den µC nennen, dann kann man 
kucken.

Datenblätte sind nicht einfach, ist leider so, das ist halt eine 
spezielle Sprache.

von Michael B. (Gast)


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Georg schrieb:
> Die Kondensatoren glätten in verschiedenen Frequenzbereichen,
> schliesslich unterscheiden sie sich um den Faktor 1000. Aber ein Elko
> muss es nicht sein, früher hatte man in dem Bereich nichts anderes (und
> Tantal wäre eine ganz schlechte Idee, aber das ist ein anderes Thema).
> In der Praxis sollten auch 10 µF reichen.
>
> Georg

Die alte Leier von "Tantal ist ganz schlecht". Leute wird haben 2021 da 
ist nichts mehr schlecht.

von Gerald K. (geku)



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Joachim B. schrieb:
> nicht bei MLCC
> 
https://www.rutronik.com/de/artikel/detail/News/keramikvielschicht-chipkondensatoren-kapazitaetsverlust-durch-dc-bias-bei-mlccs/

Ich würde das  Bild im Anhang 
(Quelle:https://www.rutronik.com/de/artikel/detail/News/keramikvielschicht-chipkondensatoren-kapazitaetsverlust-durch-dc-bias-bei-mlccs/) 
so interpretieren, dass der Wert 1 auf der X-Achse die Nennspannung ist. 
Die Abweichung von der Nennkopapazität ist dann 0%.

Die Kapazität bei 0V Spannung macht keinen Sinn (höchstens für 
Kleinsignale)

bei U=0 geht C gegen unendlich!

Ohne Spannung lässt sich die Kapazität nicht messen.

von Name: (Gast)


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Gerald K. schrieb:
> bei U=0 geht C gegen unendlich!

Bwhahaha. Alternative Physik UND Mathematik. Das muss man auch erst mal 
schaffen.
Kleiner Tipp, zum lernen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Grenzwert_(Funktion)

C ist eine Konstante bei einem idealen Kondensator. Das gilt 
selbstverständlich auch bei 0V.

Bei realen Kondensatoren stimmt das auch, zumindest näherungsweise. Bei 
Kerkos nimmt die Kapazität halt wegen Sättigungseffekten ab.

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