Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MLCC Kapazitätsreduktion bei DC Bias


von Anon X. (pascalx)


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Ich suche eine keramischen X7R SMD-Kondensator mit einer Kapazität im 
uF-Bereich. Dieser wird einer Spannung von 5-10V (DC) ausgesetzt sein. 
Mit ist klar, dass dieser DC-Offset zu einer Kapazitätsreduktion führen 
wird. Aber wieviel?

Meine Fragen:

- Wo finde ich für MLCCs der grossen Hersteller Samsung, Kemet, Murata 
etc (das sind Bauteilkandidaten auf Digikey) die entsprechenden Kurven? 
In den bei Digikey verlinkten Datenblättern finde ich da leider nichts.

- Was sind die Kriterien für einen geringen Kapazitätsverlust bei einem 
X7R-MLCC? Grosses Gehäuse? Grosse Nennspannung?

von Anon X. (pascalx)


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Hmmm, jetzt habe ich doch noch was gefunden für die Samsung-Parts:

https://weblib.samsungsem.com/mlcc/mlcc-ec.do

von Monk (roehrmond)


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Das fiese ist, dass diese Kurven je nach Hersteller und Modell sehr 
unterschiedlich ausfallen. Ich hatte mal gehofft, dass man sich da eine 
grobe Faustregel merken kann, aber leider ist das offenbar nicht so.

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von Andreas M. (amesser)


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https://ds.murata.co.jp/simsurfing/mlcc.html

Haut einen erst mal um, aber ist ganz einfach: Modell auswählen, 
Diagramme verstecken sich oben hinter den bunten Buttons bei den Tabs. 
Du willst den orangenen "C-DC Bias" clicken....

von Stefan K. (stk)


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Kemet K-SIM Capacitor Analysis:
https://ksim3.kemet.com/capacitor-simulation

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von Zino (zinn)


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von Zino (zinn)


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Vor allem hilft eine größere Bauform, aber größer als 1206/3216 bringt 
nicht mehr so viel. Größere Nennspannung hilft auch. X7R empfiehlt sich 
sowieso, im µF-Bereich kommt C0G nicht in Frage.

von Anon X. (pascalx)


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Danke für all die Links, das war sehr hilfreich.

Es geht um die Filterung eines Buck-Converters, mit Eingangsspannung um 
die 5-10V und Ausgangsspannung um 3.5-4V. Bin jetzt bei einem MLCC von 
Samsung in 1206 gelandet, da ist der Kapazitätsverlust relativ moderat. 
Es gibt noch 1210er, da ist er schon recht klein. In 0805 ist er dagegen 
bereits riesig!

von Rainer W. (rawi)


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Steve van de Grens schrieb:
> Das fiese ist, dass diese Kurven je nach Hersteller und Modell sehr
> unterschiedlich ausfallen.

Der Effekt hängt von der verwendeten Keramik und der Feldstärke ab. Jede 
nach dem, was für ein Rezept der Hersteller verwendet und wie der Aufbau 
aussieht, führt das indirekt zu einer Abhängigkeit der Kurven von 
Hersteller und evtl. auch Modell.

Zino schrieb:
> Größere Nennspannung hilft auch.

Genau, sogar ganz wesentlich, weil bei Aufbau für höhere Nennspannung 
die Schichtdicke steigt und die Feldstärke bei unveränderter 
Betriebsspannung entsprechend sinkt.
Letztendlich ist das nicht viel anders als das Sättigungsverhalten von 
Spulen bzgl. des Stromes. Auch das hängt vom Kernmaterial ab.

: Bearbeitet durch User
von Zino (zinn)


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Rainer W. schrieb:
> Zino schrieb:
>> Größere Nennspannung hilft auch.
>
> Genau, sogar ganz wesentlich, weil bei Aufbau für höhere Nennspannung
> die Schichtdicke steigt und die Feldstärke bei unveränderter
> Betriebsspannung entsprechend sinkt.

Ich hatte das vorsichtig formuliert, weil ich hier 50-V-0805-MLCC habe, 
die selbst bei 5 V nur einen kleinen Bruchteil ihrer Nennkapazität 
haben. Seitdem kaufe ich nur noch MLCC, bei denen ich nachsehen kann, 
welche Kapazität bei welcher Spannung ich erwarten darf, anstatt eine 
möglichst große Nennspannung auszuwählen und zu hoffen.

von Andrew T. (marsufant)


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@Zino: du bist wenigstens so schlau und liest die Daten Blätter bevor du 
die Bauteile einloetest. Das ist der richtige Ansatz.

von Hp M. (nachtmix)


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Anon X. schrieb:
> Es geht um die Filterung eines Buck-Converters, mit Eingangsspannung um
> die 5-10V und Ausgangsspannung um 3.5-4V.

Warum nimmst du dann keinen Tantal-Elko?

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Es geht um die Filterung eines Buck-Converters, mit Eingangsspannung um
> die 5-10V und Ausgangsspannung um 3.5-4V.

Und? Hast du mal nachgemessen wie die Ausgangsspannung so ist?
Nach meiner Erfahrung ist die genaue Korrelation des erreichten
Wertes mit der Datenblattangabe nicht so wichtig, zumal die
Hersteller eh dazu tendieren nur Minimalwerte anzugeben, mehr
kann besser sein.
Wichtiger erscheint mir eher der ESR zu sein und der ist bei
MLCC ja gut. Vor dem Hintergrund das du allein wegen der 
Zuverlaessigkeit
den Kondensator sicher Faktor zwei Spannungsmaessig ueberdimensionieren
wirst, scheinen mir daher Gedanken an den Kapazitaetsverlust
zweitrangig zu sein. Zumindest bei dieser Anwendung.
Bei manchen LowDrops oder speziellen Referenzen kann das anders sein.

Vanye

von Nikolaus (Firma: Privat) (technicalkid)


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Angenehm ist der RedExpert von Würth elektronik, für die Würth MLCCs und 
Kemets K-Sim

LG

von Peter D. (peda)


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Anon X. schrieb:
> Es geht um die Filterung eines Buck-Converters

Manche Anbieter von Schaltreglern bieten eine Simulation an, wo dann 
konkrete Bauteile vorgeschlagen werden.
Z.B. benutze ich den MAX15046 und das MAXIM-Tool schlägt mir für 
24V/4,5A am Ausgang 2 Kondensatoren von TDK CGA9P3X7S2A156M250KB vor. 
Die Daten des Kondensators sind: 15uF 100V X7S 2220 20% 2.1mOhm 1.86nH.

von Christian W. (orikson)


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Steve van de Grens schrieb:
> Ich hatte mal gehofft, dass man sich da eine
> grobe Faustregel merken kann, aber leider ist das offenbar nicht so.

Die grobe Faustregel heißt einfach die doppelte Spannungsfestigkeit zu 
nutzen. Aber weil das nur eine grobe Faustregel ist, passt das auch 
nicht ganz auf jeden Anwendungsfall

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