Kondensatorauswahl für Pulsstrom

Gast #3814603
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Hallo Leute,

Ich muss für 5µs einen Strompuls von 1,5A abfangen. (20Vdc) Dutycyle 
<0.01%
Dafür werde ich einen 47µF-Kondensator einsetzen (25V spec).

Nun gibt es 3 Alternativen, die preistechnisch ähnlich sind.

Elko: 360mOhm ESR
X5R  1206
JB   1206

kostet alles um die 80ct.

Die Keramikteile finde ich interessant aufgrund der Baugröße, aber da 
muss es ja einen Nachteil geben....

Ich würde gerne auf minimalen ESR auslegen.

Es gäbe noch die Alternative 2x 22µF X5R 0805 25V parallel zu schalten.

Wie sieht es bei den Kerakimen mit dem Kapazitätsverlust aus? Da gibts 
ja die fiesesten Charakterisitiken, leider sind die Datenblätter echt 
etwas karg.

Ihr habt doch da sicher Erfahrungen :-)
#3814619
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@ Schtrohmimbuls (Gast)

>Ich muss für 5µs einen Strompuls von 1,5A abfangen. (20Vdc) Dutycyle
><0.01%
>Dafür werde ich einen 47µF-Kondensator einsetzen (25V spec).

>Nun gibt es 3 Alternativen, die preistechnisch ähnlich sind.

>Elko: 360mOhm ESR

Was für einer? Alu oder Tantal? 0,36Ohm macht bei 1,5A ~0,5V 
Spannungsabfall. Ist das OK?

>Die Keramikteile finde ich interessant aufgrund der Baugröße, aber da
>muss es ja einen Nachteil geben....

Ja, dass keiner der hochkapazitiven Keramikkondensatoren bei 
Nennspannung noch annähernd Nennkapazität hat.

>Ich würde gerne auf minimalen ESR auslegen.

Warum? Man legt auf einen AUSREICHEND niedrigen ESR aus. Wenn 360mOhm 
reichen braucht man nicht 100 oder gar 10mOhm.

>Wie sieht es bei den Kerakimen mit dem Kapazitätsverlust aus?

MIES!

Je nach Typ hat man bei Nennspannung 50-80% Kapazitätsverlust!
Moderator Persönliche Seite #3814622
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Schtrohmimbuls schrieb:
> Wie sieht es bei den Kerakimen mit dem Kapazitätsverlust aus?

Genau das ist der Haken, plus der Piezoeffekt (kann sich als Pfeifen
oder Zwitschern äußern, falls die Frequenz passt).

> Da gibts
> ja die fiesesten Charakterisitiken, leider sind die Datenblätter echt
> etwas karg.

Du solltest dir wohl auf jeden Fall einen aussuchen, bei dem genau
das im Datenblatt ordentlich dokumentiert ist.

Ansonsten wäre so ein KerKo dieser Tage an sich das Mittel der Wahl.
Gast #3814649
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Naja ihr habt schon recht mit dem "ausreichenden" ESR. Das ist korrekt.

die 0,36Ohm wären ok - ist quasi mein Referenzkondensator; Tantal wäre 
zu teuer. Die Frage ist, ob die Keramiken den AluCap ersetzen könnten. 
Dort gibt man ja eher einen Verlusrfaktor an, aber das ist irgendwie 
nichts verlgiechbares, wenn man kein periodisches Signal hat.

Ich kann leider den verlinkten Datenblättern bei Digikey

http://www.digikey.de/product-detail/de/C3216X5R1E476M160AC/445-8047-1-ND/2792164

keine sinnvolle Information entnehmen.  KerKos wären soooo toll 
(Baugröße).
Piezoeffekt ist egal. Ist ja nur ein Impuls.
Gast #3814754
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OK ok, siehste, das ist halt das, was mich verunsichert hat, da auch mir 
Aussagen wie

>Je nach Typ hat man bei Nennspannung 50-80% Kapazitätsverlust!

durch den Kopf geistern. Aber die Strombelastbarkeit bzw einen 
äquivalenten ESR bekommt man nicht irgendwie, oder? Hat jemand so ein 
Dingens zu Hause und zufällig ein ESR-Meter?
Gast #3814799
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huuiii
also die haben zwar keine 47uF bei 25V in X5R aber die 22uF-teile haben 
ja schon recht interessante Charakteristik.
Ich verstehe zwar nicht warum der rein ohmsche ESR eine Funktion der 
Frequenz ist, aber gut.

Wenn man das mal verallgemeinert, könnte man sagen, dass 47uF vllt 1MHz 
Eigenresonanz hat, was  bei 5µs Pulsen ok wäre. Da kommen halt noch 
2.2uF und 100n Parallel und alle sind fröhlich.
Der ESR sind scheinbar nur wenige 10mOhm. hmmh.
Gast #3814866
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der Link von Yoschka ist wirklich schön, der kommt in meine Sammlung. 
Und die Seite zeigt, dass man die Toleranzangabe doch etwas vorsichtiger 
betrachten muss als von Jörg vermutet:

Jörg Wunsch schrieb:
> Nun, sie committen sich (für dein X5R) zu ±20 % Grundtoleranz (darin
> ist dann die Toleranz über den Nennspannungsbereich eingeschlossen)

Als Gegenbeispiel zeigt das angehängte Bild Werte für den 
GRM31CR61E226KE15 (22µF, X5R, 25V, +/-10%).

Die linke Kurve ist die frequenzabhängige Kapazität ohne Biasspannung. 
Selbst da werden die nominellen 22µF nur bei ca. 1MHz erreicht, weil der 
Kondensator da schon auf dem Weg zur Serienresonanz ist, bei niedrigeren 
Frequenzen hat das Teil rund 15µF.

Die rechte Kurve zeigt den selben Kondensator mit einer Bias-Spannung 
von 20V. Gegenüber der Bias-freien Messung geht die Kapazität um mehr 
als einen Faktor 4 nach unten. Beides sind laut Murata gemessene Kurven 
(wenn auch mit unterschiedlichen Messgeräten).

@Schtrohmimbuls: wenn du einfach nur den Pulsstrom auffangen musst, kann 
ein X5R schon die optimale Wahl für dich sein. Zur Not einfach 
"probieren", bis du die richtige Kapazität gefunden hast. Aber wenn das 
Teil ein definiertes, lineares Verhalten haben muss (du sprichst 
zwischendurch von einem "Referenzkondensator"), dann kann es mit Keramik 
schwierig werden.
Angehängte Dateien:
Gast #3814920
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Nein, Referenzkondensator nur, wegen den 320mOhm.

Tjaahh ist schon komisch irgendwie. Ich bin jetzt immernoch 
verunsichert.
Ich muss damit in der Tat nur den kurzen Puls überbrücken.
Die Kapazität bei 20Vdc reicht dafür nicht aus. Allerdings hat so ein 
Puls ja auch einige Frequenzen/Oberwellen, bei 5us Pulslänge wäre die 
Frequenz aber nur 200kHz. Dort steigt die gefühlte Kapazität definitiv 
noch nicht an.
Und nur die Oberwellen abzufangen reicht leider nicht.

Also zurück zu Elkos, oder?

Ich hätte von so einem Kondensator echt gern mal ein Spice-Modell -.-
#3815080
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Murata Kondensator Modell in LTspice verwenden

http://ds.murata.co.jp/software/simsurfing/en-us/index.html#

Auf der Simulationsseite für die Kondensatoren auf das Feld "Netlist" 
klicken. Damit erhält man ein Subcircuit-Modell "GRM31CR61E226KE15.mod".
Das kopiert man in das Verzeichnis des Schaltplans.
Dre rest der Anleitung steht im angehängten Beispiel.




GRM31CR61E226KE15.mod

*----------------------------------------------------------------------
* SPICE Model generated by Murata Manufacturing Co., Ltd.
* Copyright(C) Murata Manufacturing Co., Ltd.
* Description :3216/X5R/22uF/25V
* Murata P/N :GRM31CR61E226KE15
* Property : C = 22[uF]
*----------------------------------------------------------------------
* Applicable Conditions:
*   Frequency Range = 100Hz-6000000000Hz
*   Temperature = 25 degC
*   DC Bias Voltage = 0V
*   Small Signal Operation
*----------------------------------------------------------------------
.SUBCKT GRM31CR61E226KE15 port1 port2
C1 port1 11 1.57e-5
L2 11 12 4.27e-11
R3 12 13 2.88e-3
C4 13 14 3.81e-4
R4 13 14 12.2
C5 14 15 4.47e-4
R5 14 15 9.89e-1
C6 15 16 4.23e-4
R6 15 16 1.20e-1
C7 16 17 4.50e-4
R7 16 17 1.51e-2
C8 17 18 3.34e-4
R8 17 18 4.58e-3
L9 18 19 1.95e-11
R9 18 19 4.59e-2
L10 19 20 6.72e-11
R10 19 20 2.28e-2
L11 20 21 4.41e-10
R11 20 21 1.44e-2
C12 21 22 4.30e-5
L12 21 22 1.02e-10
R12 21 22 3.97e-3
C13 22 23 2.17e-5
L13 22 23 9.33e-11
R13 22 23 4.42e-3
C14 23 24 7.89e-12
L14 23 24 1.02e-10
R14 23 24 16.6
C15 24 port2 1.39e-12
L15 24 port2 2.75e-10
R15 24 port2 104
R100 port1 11 2.27e+6
.ENDS GRM31CR61E226KE15
Angehängte Dateien:

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