Parallelschalten von Abblockkondensatoren

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Dianu
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Parallelschalten von Abblockkondensatoren

Beitragvon Dianu » Freitag 5. Juni 2009, 14:03

Es gibt diverse Empfehlungen zur praktischen Ausfuehrung, welche mehr oder weniger nuetzlich sind: :roll:

1. Z5U Keramik benutzen, weil man sich durch die materialbedingte starke Abhaengigkeit der Kapazitaet von der anliegenden Kondensatorspannung (ESR-) guenstigere Eigenresonanzeigenschaften verspricht.

2. Einen kleinen Wert mit einem hohen Wert parallel schalten (z.B. 1nF mit 100nF), damit ueber einen groesseren Frequenzbereich ein niedrigeres Xr vorliegt.

3. Zwei gleiche oder nahe beieinander liegende Werte (max. Faktor 1,5) parallel schalten (z.B. bei variablen Arbeitsfrequenzen)

4. Fuer den Abblockkondensator nur die Cu-Ebene benutzen, auf der auch das entsprechende IC sitzt

5. Die Versorgungsleitung zuerst an das Abblock-C fuehren und dann erst zum IC weiter routen.

6. Fuer den unteren Frequenzbereich Low-ESR Typen an Elkos nehmen (Tantal oder spezielle Alu-Elkos)

Das Dokument 4542 "Using Decoupling Capacitors" zeigt, dass ein Verbesserungseffekt beim Anwenden von Punkt 2 eher nicht erreicht wird, sondern sich sogar wesentlich verschlechtert. Das Beispiel 22nF // 100pF erzeugt durch den nun entstandenen Parallelschwingkreis eine Resonanzueberhoehung zwischen 15MHz bis 175MHz und wirkt daher kontraproduktiv gegenueber nur einem Abblockkondensator gleicher Groesse. :(
Anbei auch noch ein weiterer interessanter Link zum Thema 'Dimensionierung von Abblockkondensatoren'

Cypress Doc Id 4542
Cypress AN53127
Liebe Gruesse
Dianu

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Re: Parallelschalten von Abblockkondensatoren

Beitragvon rdek » Samstag 6. Juni 2009, 20:08

Hallo rudo,

entgegen der landläufigen Meinung hilft wohl auch ein größerer Kerko der selben Bauform auch für hohe Frequenzen
Der Kerko ist dicker und hat dadurch eine geringere Induktivität und der ESR wird kleiner.

http://www.epcos.com/inf/mlcc/HF-Messku ... mu_50V.pdf
http://www.epcos.com/inf/mlcc/HF-Messku ... V_0mm8.pdf
http://www.epcos.com/inf/mlcc/HF-Messku ... 0n_50V.pdf

Mit Induktivitäten von z.T. <1nH für Kerkos, begrenzen die Leiterbahnen mit 1nH/mm die Leistungsfähigkeit.
Solange ein Layout nicht für die Parallelschaltung ausgelegt ist, wird der Gewinn durch die Verwendung von 2 Kerkos, anstatt einem mit gleicher Gesamtkapazität, gering ausfallen.


zu 3.) Ein Sinnvoller Abstand der Werte hängt wohl vor allem von Innenwiderstand der Kerkos ab. Für geringe Güte / hohe Innenwiderstände kann der Abstand größer Ausfallen, als ohne.
Wichtig ist es vor allem die Abstände der Kerkos zu beachten ( Leiterbahninduktivität ). Kerkos haben z.T. eine Streuung von -20%..+80% !

zu 4.) Eine Fläche über einer Massefläche ist der beste Abblockkondensator für sehr hohe Frequenzen (geringe Induktivität)

zu 5.) wird gern vergessen: die Massebahn ist auch eine Versorgungsleitung

zu 6.) Kerkos für geringe Spannungen werden mittlerweile mit Kapazitäten von über 22µF in 1206 Bauweise angeboten und sind Tantal und Elkos durch ihren geringen Innenwiderstand bei weitem überlegen.

Alle Angaben ohne Gewehr ... Inhaltliche Korrekturen ausdrücklich erwünscht :)

Grüße
rdek
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Re: Parallelschalten von Abblockkondensatoren

Beitragvon Dianu » Sonntag 7. Juni 2009, 11:52

In den letzten Jahren hat sich bei den Kerkos das Kapazitaetsvolumen wieder mal erheblich verbessert - ob das Z5U Material da wirklich noch Vorteile bringt wegen der Spannungsabhaengigkeit?
Beim Vergleich der Preise ist mir aufgefallen:
Z5U ist bei vergleichbaren Werten viel teuerer als X7R (Faktor > 1,5) geworden.
Bei X7R ist 0805 um den Faktor 0,63 billiger als 1206.
Unter Punkt 4 spielt man wohl auf die Induktivitaet der Durchkontaktierung an - bringt es eigentlich etwas, wenn man das Loch zuloetet?
Bei den Elkos sind die low-ESR Typen erheblich teurer, von Tantal ganz zu schweigen. Wir kaufen die standard Alu-Elkos schon deshalb, weil wir dann ueber den Mischrabatt erhebliche Vorteile bei den grossen hoch kapazitiven Typen haben.
Anbei mal ein Bild mit meinen geliebten X7R-1206 100nF Kerkos.
Du hast keine ausreichende Berechtigung, um die Dateianhänge dieses Beitrags anzusehen.
Liebe Gruesse

Dianu

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Re: Parallelschalten von Abblockkondensatoren

Beitragvon rdek » Sonntag 7. Juni 2009, 16:40

Kapazitätsvorteile bringt dir alles mit U,Y hinten dran gar nicht. Der einzige Denkbar Vorteil, den ich sehe, dass die bei großere Spannungsamplitude keine stabile Resonanzfrequenz haben. Dann entkoppeln sie aber wohl auch nicht mehr so gut.... :?
Bei Nennspannung haben die doch z.T. nur nur 15% der Nennkapapazität. Bei 85°C darfst du das dann nochmal quadrieren ;)

Bei Durchkontaktierungen: Bei 10Mhz beträgt die Eindringtiefe (J=1/e*Jmax) bereits nur noch 21µm.
Hier gilt: viele Löcher= wenig Induktivität ... aber bei 10Mhz wohl noch relativ uninteressant

von den normalen Elkos sollte man nur nicht erwarten, dass sie höherfrequente Störungen filtern. Sind eher reine Energiepuffer.

http://de.wikipedia.org/wiki/Skin-Effekt
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Re: Parallelschalten von Abblockkondensatoren

Beitragvon Dianu » Sonntag 7. Juni 2009, 19:22

Eine absolute Perfektion strebe ich auch gar nicht an!
Z.B. bei Problemen haste dann auch keinen Spielraum mehr, durch einfaches Nachbessern noch etwas rauskitzeln zu koennen.

Natuerlich ist eine perfekte Sicherheit bei einem Geraet eine nuetzliche Sache, aber mir scheint, dass solche edlen Gedanken eher nur vorgeschoben werden, um sich selbst und anderen mehr Beschaeftigung zu verschaffen.
Ich denke da speziell an die EU-Studie zu einem Nachfolger des CE-Zeichens:
Wikipedia - CE-Kennzeichnung hat geschrieben:http://de.wikipedia.org/wiki/CE-Kennzeichnung
EU-Studie zu einem Nachfolger des CE-Zeichens
Aktuell betreibt die EU-Kommission aufgrund eines EU-Parlamentsbeschlusses eine Studie zu einem „European Consumer Safety Label“, das möglicherweise das CE-Zeichen ersetzen soll. Hierbei würde es sich nicht um eine Konformitätserklärung durch den Hersteller, sondern um ein durch eine Zertifizierung von einer unabhängigen Prüfstelle zu erlangendes Zeichen handeln. Die Zielsetzung ist dadurch eine größere Produktsicherheit zu erzielen.

Die Wirtschaftsverbände ZVEI und Orgalime halten dem entgegen, dass dadurch nur die Kosten und der Verwaltungs- und Zeitaufwand für die in der EU ansässigen Firmen steigen würden, die missbräuchliche Anbringung des Zeichens durch (vorzugsweise) außerhalb der EU ansässige Firmen aber nicht unterbunden werden kann. Damit würde nur die gefühlte Sicherheit der Produkte steigen, da der Verbraucher einem vorgeblich geprüften Produkt eher vertraut.

Das bedeutet wohl, dass diese Lobby nicht aufhoert, Kleinunternehmer mit immer neuen Auflagen abzukassieren - beispielsweise unter dem Deckmaentelchen "Produktsicherheit" - und solche Typen sollste auch noch waehlen - das ist makaber!
Liebe Gruesse

Dianu


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