Kerkos: Kapazität und Spannung

Lars schrieb:
> Grundsätzlich schließe ich daraus, für eine Schaltung mit 3.3V Spannung
> Kondensatoren mit nicht mehr als 6.3V Maximalspannung zu verwenden.

Da denke ich hast du etwas falsch verstanden.

Lars schrieb:
> Allerdings finde ich dazu selten etwas in den
> Datenblättern, und dann auch nie für X7R/X5R. Unterliegen diese
> Dielektrika-Typen keiner Abhängigkeit?

Hää? Siehe Anhang:

Elliot schrieb:
> Lars schrieb:
>> X7R/X5R. Unterliegen diese Dielektrika-Typen keiner Abhängigkeit?
>
> Hää? Siehe Anhang:

Das ist Y5S.

nochmalvonvorne schrieb:
> Lars schrieb:
>> Grundsätzlich schließe ich daraus, für eine Schaltung mit 3.3V Spannung
>> Kondensatoren mit nicht mehr als 6.3V Maximalspannung zu verwenden.
>
> Da denke ich hast du etwas falsch verstanden.

Sondern?

Lars schrieb:
> Das ist Y5S.

warum steht dann X7R an der linken Kurve?

Lars schrieb:
> Das ist Y5S.

Lars schrieb:
> Sondern?

Du schnallst gar nichts, richtig?

Achim S. schrieb:
> Lars schrieb:
>
> warum steht dann X7R an der linken Kurve?

Oh Kacke, das ist das falsche Bild, aber gut, dass ich es doch angehängt 
habe!

Gut, dann vergesst das mit dem Dielektrum.

Also ganz konkret: Wenn ich für 3.3V ein Kerko 0603 X7R suche, welche 
Maximalspannung würdet ihr nehmen?

Lars schrieb:
> Grundsätzlich schließe ich daraus, für eine Schaltung mit 3.3V Spannung
> Kondensatoren mit nicht mehr als 6.3V Maximalspannung zu verwenden.

Die Logik erklär mal.

Ein 6.3V Kondensator bei 3.3V wird bei 52% DC Bias betrieben. Dann 
besitzt der von dir gezeigten Typ vielleicht noch 15% seiner Kapazität.
Ein 16V Kondensator würde bei 3.3V mit 20% DC Bias betrieben. Seine 
Kapazität würde also auf 45% zusammenbrechen und damit immerhin rund 
drei mal so groß sein.

nochmalvonvorne schrieb:
> Da denke ich hast du etwas falsch verstanden.

Ack

Lars schrieb:
> welche Maximalspannung würdet ihr nehmen?

Na mindestens so viel, wie die Anwendung erfordert. Aber dabei auch 
beachten, dass die Kapazität von der Spannung abhängt, die muss ja 
sicher auch in einem gewissen Bereich liegen, den die Anwendung 
erfordert.

Lars schrieb:
> Also ganz konkret: Wenn ich für 3.3V ein Kerko 0603 X7R suche, welche
> Maximalspannung würdet ihr nehmen?

Schau dir doch die Kurven aus Elliots Post an.
Wie viel Kapazitätsverlust lässt du zu? Du kannst einen mit 6.3V nehmen, 
da fehlen dann 10% oder einen mit 25V, bei dem du mit rund 1% 
Kapazitätsverlust leben musst.
Der Kondensator hat aber vermutlich eh eine Toleranz von 10% ...

Und bei der Auswahl ist halt auch noch wichtig:
- passt die Baugröße noch, wenn du eine höhere Spannung wählst
- gibt es den für die höhere gewählte Spannung überhaupt
- passt der Preis für einen ggf. notwendigen Exoten mit hoher Spannung 
und hoher Kapazität?
- wären die Punkte bei einem Z5x oder Y5x bei Wahl einer höheren 
Spannung und Kapazität besser erfüllbar, so dass er bei Nominalspannung 
noch die gewünschte Kapazität hat?

Du siehst, eine allgemeingültige Aussage kann man nicht vornehmen. Auf 
jeden Fall verhalten sich X7R in dem Zusammenhang gutmütiger als die Z5x 
oder Y5x, wie die obigen Kurven zeigen.

Wolfgang schrieb:

> Ein 6.3V Kondensator bei 3.3V wird bei 52% DC Bias
> betrieben.

Korrekt.


> Dann besitzt der von dir gezeigten Typ

Der von ihm im ersten Beitrag gezeigte Typ hat Y5V
als Dielektrikum; im letzten Beitrag fragt er aber
ausdrücklich nach X7R .


> vielleicht noch 15% seiner Kapazität. Ein
> 16V Kondensator würde bei 3.3V mit 20% DC Bias
> betrieben. Seine Kapazität würde also auf 45%
> zusammenbrechen und damit immerhin rund drei
> mal so groß sein.

Alles richtig -- bezieht sich nur auf Y5V .

Nach dem von Elliot gezeigten Diagramm hat X7R eine
so geringe Spannungsabhängigkeit, dass bei 100%
Bias noch ca. 82% der Kapazität vorliegen müssten.
Das geht bei Sieb- und Entstörkondensatoren im
Grundrauschen unter --> Kapzität eine Nummer größer
wählen und Spannungsabhängigkeit ignorieren.

Egon D. schrieb:
> Der von ihm im ersten Beitrag gezeigte Typ hat Y5V
> als Dielektrikum; im letzten Beitrag fragt er aber
> ausdrücklich nach X7R .

Das ändert am Prinzip überhaupt nichts, nur die Zahlenwerte sind dafür 
anders.

Scahde, das die ersten deppen hier gleich wieder unsachlich antworten, 
zum Schluss kamen ja doch noch nette Antworten.
Also bedeutet es, das es bei X7R generell besser ist, die Spannung ruhig 
großzügig zu dimensionieren?!
Ich hatte es nämlich exakt genauso wie der Themenstarter verstanden, das 
man die Spannungsfestigkeit möglichst KLEIN wählen sollte, um dann den 
gesamten Bereich auszunutzen, und es nachteilig wäre, die 
Spannungsfestigkeit bei Kerkos zu HOCH zu wählen

Lars schrieb:

> Also ganz konkret: Wenn ich für 3.3V ein Kerko 0603 X7R
> suche, welche Maximalspannung würdet ihr nehmen?

???

Was ist in Deinem Universum die "Maximalspannng", wenn
man das in allgemeinverständliches Deutsch übersetzt?

a) Die Nennspannung des Kondensators (gemessen in Volt)?
b) Die am geplanten Einsatzort am Kondensator anliegende
   Spannung (gemessen in Volt)?


Allgemein gilt der Zusammenhang: Je weiter man die
Spannungsfestigkeit des Kondensators ausreizt, je
näher also die tatsächliche Spannung am Einsatzort der
zulässigen Nennspannung des Bauteiles kommt, desto
kleiner ist die nutzbare Kapazität.

Peter tr. schrieb:
> Also bedeutet es, das es bei X7R generell besser ist, die Spannung ruhig
> großzügig zu dimensionieren?!

Bei Y5V ist es wichtig, bei X7R ist der Effekt wesentlich geringer und 
wenn man die Nennspannung mit etwas Reserve dimensioniert, verschwindet 
er in der Toleranz.

Peter tr. schrieb:

> Ich hatte es nämlich exakt genauso wie der Themenstarter
> verstanden, das man die Spannungsfestigkeit möglichst
> KLEIN wählen sollte, um dann den  gesamten Bereich
> auszunutzen,

Welchen "ganzen Bereich"?

Beim idealen Kondensator ist die C(U)-Kennlinie eine
waagerechte Linie; seine Kapazität hängt überhaupt
nicht von der anliegenden Spannung ab. Jede Abweichung
davon ist i.d.R. eine Verschlechterung.

Egon D. zitierte im Beitrag #6747680 Peter tr.:
> um dann den  gesamten Bereich
>> auszunutzen,

Und fragte daraufhin:
> Welchen "ganzen Bereich"?

Ganz genau das habe ich auch nicht kapiert.

Vermutlich liegt in der Erklärung dafür sogar der Hund
begraben, was Du, Peter tr., grundlegend mißverstehst?

Gehe doch mal auf diese Nachfrage ein (außer natürlich
Jens' durchaus erschöpfender Post reicht Dir völlig).

Themenstarter hier.

Ich denke, ich habe es begriffen. Was mich nur etwas verwirrt, sind die 
dC-Bias-Diagramme, welche auf der x-Achse von "DC Bias Voltage [V]" 
sprechen.

Mit Bias ist wohl das Verhältnis von tatsächlicher Spannung zu max. 
Spannung des Kondensators gemeint, oder? Und dieses Verhältnis ist 
eigentlich einheitenlos, und nicht V?!

Gibt es irgendwelche Nachteile, für eine 3.3V-Schaltung ein 
50V-Kondensator zu verwenden, um die Kapazität in den Griff zu bekommen?

Lars schrieb:
> Gibt es irgendwelche Nachteile, für eine 3.3V-Schaltung ein
> 50V-Kondensator zu verwenden, um die Kapazität in den Griff zu bekommen?

Ja. Du wirst um ein paar Cent ärmer da die "Hochspannungs"-
Kondensatoren mehr kosten.

Puh, das ist gar nicht so einfach.

Wenn ich nach Kerkos für 2.2uF mit X7R schaue, ist der kleinste ein 
0805, und der von Taiyo Yuden hat bei 50V (also Bias 6,6%) schon -36% 
Kapazität!

Erst in der Größe 1206 gibt es etwas akzeptables. Das ist ja größer als 
mein IC!

Nachtrag zu meiner Bemerkung, das V wäre falsch: Es fehlt auch noch das 
%, sonst wäre der Bias quasi immer < 1.

Lars schrieb:
> Puh, das ist gar nicht so einfach.

Verstehe nicht warum du so verkrampft auf dem Kapazitäts-
verlust herumreitest. Bei Abblock-Kondensatoren ist das
doch im Allgemeinen überhaupt kein Thema ob ich 10-30%
verliere oder nicht.

Anders ist das wenn du irgendwelche Filter designst, aber da
nimmt man dann sowieso bessere Kondensatoren und solche mit
Toleranzen im kleinen Prozentbereich.

mitlesa schrieb:
> Verstehe nicht warum du so verkrampft auf dem Kapazitäts-
> verlust herumreitest. Bei Abblock-Kondensatoren ist das
> doch im Allgemeinen überhaupt kein Thema ob ich 10-30%
> verliere oder nicht.

Ja, Du hast Recht. Aber wenn man einen Kondensator mit 20% Toleranz 
verwendet und dann nochmal 30% abgehen, ist im schlechtesten Fall die 
Kapazität nur die Hälfte (gut, ist relativ unwahrscheinlich).

Lars schrieb:
> ist im schlechtesten Fall die Kapazität nur die Hälfte

Und selbst das spielt keine Rolle. In den allermeisten Anwendungen
für Abblockungen ist es nicht relevant ob ein Kondensator 1uF oder
10uF hat, oder ob ein Kondensator 0.01uF oder 0.1uF hat.

Erbsenzähler werden gleich aus der Deckung hervorkommen.

Axel S. schrieb:
> Nein.

Doch.

Lars schrieb:

> Themenstarter hier.

Erfreulich.


> Ich denke, ich habe es begriffen. Was mich nur etwas
> verwirrt, sind die dC-Bias-Diagramme, welche auf der
> x-Achse von "DC Bias Voltage [V]" sprechen.
>
> Mit Bias ist wohl das Verhältnis von tatsächlicher
> Spannung zu max. Spannung des Kondensators gemeint,
> oder?

Nein, mit "DC Bias Voltage [V]" ist die mittlere
Gleichspannung gemeint, die sich über dem Kondensator
einstellen wird, wenn die Schaltung arbeitet. Deren
Einheit ist natürlich "Volt" (V).


> Und dieses Verhältnis ist eigentlich einheitenlos,
> und nicht V?!

Das Verhältnis könnte man auch angeben; ist aber nicht
üblich, soweit ich weiss.


> Gibt es irgendwelche Nachteile, für eine 3.3V-Schaltung
> ein 50V-Kondensator zu verwenden, um die Kapazität in
> den Griff zu bekommen?

M.W. nur die offensichtlichen: Preis und Baugröße.
Elektrische Nachteile hat es weiter keine.

Lars schrieb:

> Wenn ich nach Kerkos für 2.2uF mit X7R schaue, ist
> der kleinste ein 0805, und der von Taiyo Yuden hat
> bei 50V (also Bias 6,6%) schon -36% Kapazität!

Magst Du das zugehörige Datenblatt mal hier zeigen?
Würde mich interessieren.


> Erst in der Größe 1206 gibt es etwas akzeptables. Das
> ist ja größer als mein IC!

Das ist doch nichts Neues; das war schon bei Transistoren
(und teilweise auch in der Röhrenzeit) so. Die passiven
Bauelemente lassen sich nicht so einfach verkleinern wie
die Transistoren; da ist die Physik dagegen.

Egon D. schrieb:
> Magst Du das zugehörige Datenblatt mal hier zeigen?
> Würde mich interessieren.

Das sehe ich genauso. Ich würde sogar behaupten, dass es bessere 2.2uF 
Kondensatoren in 0402 gibt. Allerdings mit weniger als 50V, dafür aber 
weniger als 36% Verlust.

mitlesa schrieb:
> Axel S. schrieb:
>> Nein.
>
> Doch.

Es gibt mögliche Nachteile.

(Warum sagst Du denn nicht konkret, worum es Dir geht?
Offensichtlich kann der TO von so etwas profitieren. ;)

Und zwar, falls die aus den Eigenschaften "schlechterer"
KerKos resultierende höhere Kapazität bei geringerem
DC-Bias

(einfacher gesagt: "wirklich anliegender Gleichspannung")

nicht unerwünscht ist.

(Und das kann bei Schaltreglern sowohl am Ein- als auch
am Ausgang durchaus der Fall sein, bei breitem Bereich
der Ein- und/oder Ausgangsspannung.

Und zwar, weil für angenommen gleiche P_trans dann der
Ein- oder Ausgangsstrom höher ist, und höhere Kapazität
höheren Ripple etc. vermeiden kann.

Wieso ich das als Vorteil betrachte, wo doch FolKos mit
konstanter Kapazität glänzen können?

Weil eine (zu) hohe Kapazität wiederum auch nachteilig
sein könnte - dynamisch (Lastschwankung) betrachtet.


Genau aus diesem Grund ist ja eben auch das nichtlineare
Verhalten von Speicherdrosseln mit Eisenpulverkern gar
nicht unbedingt rein Nachteilig zu bewerten.)

Egon D. schrieb:
> Nein, mit "DC Bias Voltage [V]" ist die mittlere
> Gleichspannung gemeint, die sich über dem Kondensator
> einstellen wird, wenn die Schaltung arbeitet. Deren
> Einheit ist natürlich "Volt" (V).

OK, dann habe ich wahrscheinlich Unsinn geschrieben.

Aber wie ermittle ich denn die mittlere Gleichspannung eines 
Abblock-Kondensators, der an einem IC hängt?

Im IC-Datenblatt finde ich jedenfalls nichts, zumindest nicht so, dass 
ich es erkennen würde.

Oder ist DC Bias einfach die anliegende Spannung, in meinem Fall 3.3V? 
Diese Spannung ist ja konstant.

Lars schrieb:
> Oder ist DC Bias einfach die anliegende Spannung, in meinem Fall 3.3V?

ja

Lars schrieb:
> Diese Spannung ist ja konstant.

Herr besser der Kondensator seine Aufgabe erfüllt, desto "konstanter" 
ist die.

Achim S. schrieb:
> Herr besser der Kondensator seine Aufgabe erfüllt,

sollte heißen "je besser der Kondensator...."

Mohandes H. schrieb:
> Bei Abblockkondensatoren spielt es auch keine Rolle ob sie z.B. 100n
> oder 80n haben.

Es ist schon (fast) alles gesagt worden, nur noch nicht von jedem.

Ist es zuviel verlangt einen ganzen Thread von Anfang an zu lesen
wenn man hier später einsteigt?

mitlesa schrieb:
> In den allermeisten Anwendungen
> für Abblockungen ist es nicht relevant ob ein Kondensator 1uF oder
> 10uF hat, oder ob ein Kondensator 0.01uF oder 0.1uF hat.

Mohandes H. schrieb:
> Mohandes H. schrieb:
>> sonder NP0 oder keramische Typen.
>
> Ah ... das war mein Tippfehler %-\: das sollte natürlich
> Folienkondensatoren statt Keramik heißen.

"Natürlich"?

(Und was ist mit "keramischen Scheibenkondensatoren"? :)