Warum sollte ich eigentlich bei den Ausgängen meiner Schaltregler Tantalelkos verwenden wenn die teurer sind, einen höheren ESR als keramische haben und ausserdem grösser. siehe z.B. http://at.rs-online.com/web/p/keramik-multilayer-kondensatoren/7588093/ vs: http://at.rs-online.com/web/p/tantal-elektrolytkondensator/6843907/ Was hab ich denn übersehen? (blöde Frage zum Sonntag)
dotm schrieb: > Warum sollte ich eigentlich bei den Ausgängen meiner Schaltregler > Tantalelkos verwenden Wer sagt das denn? Nach meinem Kenntnisstand sind Tantals dafür auch ungeeignet, da sie keinen hohen Rippelstrom vertragen. Gruß Dietrich
> einen höheren ESR als keramische haben
Das kann bei manchem Schaltregler zum Problem werden, da der ESR dann zu
klein ist. Also vorher das Datenblatt lesen.
Ich benutze nur noch Schaltregler, die für den Betrieb mit
Keramikkondensatoren ausgelegt sind.
Bürovorsteher schrieb: > Das kann bei manchem Schaltregler zum Problem werden, da der ESR dann zu > klein ist. Wieso kann ein ESR bei einem Schaltregler zu klein sein? Beim Linearregler lass ich mir das noch einreden weil er sonst zu schwingen anfängt. Dietrich L. schrieb: > Wer sagt das denn? Die Gewohnheit, sonst eigentlich nix. Wenn ich die Datenblätter meiner Schaltregler durchsehe (alles neue Modelle) sehe ich entweder grosse gepolte Kondensatoren oder kleinere ungepolte die dann sowieso als Keramikkondensatoren empfohlen werden. Hätte mir die Frage eigentlich ersparen können.... Eins noch: Was spricht eigentlich dagegen bei meinen LDOs den notwendigen ESR des Tantalelkos einfach per Widerstand an einen wesentlich günstigeren Keramikkondensators dazuzuhängen?
Tantals haben gegenüber Alu-Becherelkos geringere Leckströme, eine höhere Lebensdauer, und höhere Kapazität pro Bauteilvolumen, auch sind sie nicht ganz so frostempfindlich. Das sind nur mal vier Eigenschaften, die mir aus dem Stehgreif spontan einfallen. Also sie haben durchaus Vorteile. Ob ESR dazu gehört, weiß ich so direkt nicht. Details müßte ich konkret aber mal in Bauelemente-Literatur nachschlagen. Oder einfach nur hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Tantal-Elektrolytkondensator http://de.wikipedia.org/wiki/Tantal-Elektrolytkondensator#Vor-_und_Nachteile_2
dotm schrieb: > Dietrich L. schrieb: >> Wer sagt das denn? > > Die Gewohnheit, sonst eigentlich nix. Meine "Gewohnheit" sagt genau das Gegenteil. Wegen dem begrenzten erlaubten Stromrippel gab es in "meiner" Firma die Vorschrift: Tantals durften als Stützkondensatoren nur verwendet werden, wenn sie spannungsmäßig stark überdimensioniert wurden: min. 35V bei 5V Versorgung. Das ist aber schon viele Jahre her... Gruß Dietrich
dotm schrieb: > Warum sollte ich eigentlich bei den Ausgängen meiner Schaltregler > Tantalelkos verwenden wenn die teurer sind, einen höheren ESR als > keramische haben und ausserdem grösser. Keramikkondensatoren mit hohen Kapazitäten UND höheren Spannungen sind selten. z.B. 470u/35V. Versuch das mal als MLCC zu bekommen. Oder 100u/50V. Außerdem verlieren MLCCs einen Teil Ihrer Kapazität, wenn Du Dich der Nennspannung näherst, d.h. Du musst MLCCs in diesem Fall überdimensionieren. Tantals haben dieses Problem nicht. Beispiel: Bei 10u/6.3V Y5R bleiben bei U=5V von den 10u nicht mal 6u über. Zu Risiken und Nebenwirkungen fragen Sie also immer Ihren Apotheker oder den Beipackzettel. z.B. http://www.vishay.com/docs/23140/geninfo.pdf fchk
dotm schrieb: > Wieso kann ein ESR bei einem Schaltregler zu klein sein? Weil du mit dem ESR des Ausgangskondensators eine Nullstelle im Frequenzgang einbaust. Dadurch wird dein Regler schneller.
mal langsam! Wilhelm F. schrieb: > Tantals haben gegenüber Alu-Becherelkos geringere Leckströme Von Alu-Elkos rede ich ja garnicht! Dietrich L. schrieb: > Tantals durften als Stützkondensatoren nur verwendet werden, wenn sie > spannungsmäßig stark überdimensioniert wurden: min. 35V bei 5V Um Himmels Willen! um Faktor sieben überdimensioniert! Gilt das auch für Linearregler? Ausserdem: Wieso hat die Spannungsfestigkeit Einfluss auf den Ripple. Kapazität seh ich ja ein, ESR auch... Frank K. schrieb: > Du musst MLCCs in diesem Fall > überdimensionieren. Tantals haben dieses Problem nicht. Da ist Dietrich im Post über dir aber anderer Meinung! (will ja keine Unruhe stiften :) ) Helmut Lenzen schrieb: > Weil du mit dem ESR des Ausgangskondensators eine Nullstelle im > Frequenzgang einbaust. Dadurch wird dein Regler schneller. Wie da jetzt genau die mathematische Aufbereitung aussieht weiss ich nicht. Mein Hausverstand (sofern vorhanden...) sagt mir dass sobald eine Induktivität mit zugehörigem Serienwiderstand dabei ist, der Serienwiderstand eines Tantalelkos dagegen nicht ins Gewicht fällt.
Einige Schaltregler (z.B. MC34063) brauchen beim Ausgangskondensator schon eine gewisse ESR, oder profitieren zumindest davon. Es wird die Spannung über dem Kondensator gemessen, sodass der Widerstand der Spule einfach an einer anderen Stelle liegt und die ESR nicht ersetzen kann. Bei viel Rippel ist eine Überdimensionierung der Spannung schon angebracht: Durch den Rippelstrom erwärmt sich der Elko und dabei sinkt die Spannungsfestigkeit. Es muss aber eher kein Faktor 7 sein. Das andere ist, das die Typen für höhere Spannungen größer sind und oft mehr Spitzenstrom vertragen. Der Pauschale Faktor ersetzt aber nicht den Blick ins Datenblatt, sondern ist mehr ein Startpunkt für die Suche. Durch die Fortschritte bei dem MLCCs kann man in einigen Fällen auch wirklich Tantal-Elkos ersetzen, aber halt nicht immer. Aber auch hier muss man dann bei der Kapazität und/oder Spannung etwas mehr ansetzen, weil die volle Kapazität nicht mehr bei Nennspannung gilt.
dotm schrieb: > Frank K. schrieb: >> Du musst MLCCs in diesem Fall >> überdimensionieren. Tantals haben dieses Problem nicht. > > Da ist Dietrich im Post über dir aber anderer Meinung! (will ja keine > Unruhe stiften :) ) Nicht unbedingt. Ich schrieb: "Tantals haben dieses Problem nicht." Nämlich das des Kapazitätsverlustes. Das sie andere Schwächen haben, bestreite ich nicht. Dafür musst Du nur mal in die Datenblätter schauen und dann schauen, was für Dich in dem jeweiligen Fall passt. Und dass die Rohstoffe von Tantal-Kondensatoren unter ethisch fragwürdigen Umständen gewonnen werden, ist auch kein Geheimnis. fchk
Ulrich schrieb: > Einige Schaltregler (z.B. MC34063) brauchen beim Ausgangskondensator > schon eine gewisse ESR, oder profitieren zumindest davon. Es wird die > Spannung über dem Kondensator gemessen, sodass der Widerstand der Spule > einfach an einer anderen Stelle liegt und die ESR nicht ersetzen kann. Falls du Lust und Zeit hast dan erklär mir das doch genauer. Ich hab das Datenblatt kurz überflogen und seh keinen Unterschied zu den anderen Schaltreglern. Wenn Q1 ab ist fliesst der Strom über den ESR der Spule in den Ausgangskondensator und somit sind die beiden ESR in Serie. Wenn Q1 an ist dann ist der ESR sowieso nur Ausschlaggebend für den maximalen Strom in die Last.
Frank K. schrieb: > Und dass die Rohstoffe von Tantal-Kondensatoren unter ethisch > fragwürdigen Umständen gewonnen werden, ist auch kein Geheimnis. Ich bestelle generell nur Fair-Trade-Tantals aus biologischem Anbau...
dotm schrieb: > Wenn Q1 ab ist fliesst der Strom über den ESR der Spule in den > Ausgangskondensator und somit sind die beiden ESR in Serie. > Wenn Q1 an ist dann ist der ESR sowieso nur Ausschlaggebend für den > maximalen Strom in die Last. Dann stelle mal die Übertragungsfunktion der Schaltung auf und dann die gesammte Übertragungsfunktion der kompletten Reglers. Da wirst du feststellen das dieser ESR an der Phasenreserve des Reglers was ändert.
Helmut Lenzen schrieb: > Dann stelle mal die Übertragungsfunktion der Schaltung auf und dann die > gesammte Übertragungsfunktion der kompletten Reglers. Da wirst du > feststellen das dieser ESR an der Phasenreserve des Reglers was ändert. ääääh. mach ich morgen oder so :) bisdahin glaub ich dir einfach.
@ Frank K. (fchk) >Und dass die Rohstoffe von Tantal-Kondensatoren unter ethisch >fragwürdigen Umständen gewonnen werden, ist auch kein Geheimnis. Jaja, das grüne Gewissen. Schau dir mal an wie divere andere Rohstoffe gewonnen werden. Kupferminien in Chile? Eisenerzabbau weltweit? etc. pp. Wenn du politisch, ökologisch korrekt sein willst, stehtst du nackig da.
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Bei einem Schaltregler wird es evt. keine Rolle spielen, der Betrag des ESR ist, wenn gleich auch hoeher, ueber fast den gesamten Frequenzbereich recht konstant waerend er sich bei den MLCC bei niedrigen Frequenzen im Audiobreich relativ stark aendert. Als Gedanke, ob es wirklich eine Rolle spielt? Bild: johansondielectrics.com/technical-notes/product-training/basics-of-ceram ic-chip-capacitors.html
dotm schrieb: > Dietrich L. schrieb: >> Tantals durften als Stützkondensatoren nur verwendet werden, wenn sie >> spannungsmäßig stark überdimensioniert wurden: min. 35V bei 5V > > Um Himmels Willen! um Faktor sieben überdimensioniert! Gilt das auch für > Linearregler? Das gilt für Stützkondensatoren - egal woher die Schaltung versorgt wurde. Im damaligen Fall waren es Geräte in einer 19"-Etage mit zentraler 5V-Versorgung. > Ausserdem: Wieso hat die Spannungsfestigkeit Einfluss auf den Ripple. > Kapazität seh ich ja ein, ESR auch... Da müsstest Du "unsere" Elektronik-Prüfabteilung fragen, die das festgelegt hatte; die existiert aber nach etlichen Umorganisationen nicht mehr. Ich weiß den genauen Grund nicht. Gruß Dietrich
> Warum sollte ich eigentlich bei den Ausgängen meiner Schaltregler > Tantalelkos verwenden Du sollst ja auch nicht. Früher gab es keine hochkapazitiven Keramiks und niederohmigen Elkos, da hat man manchmal Tantals eingesetzt, aber es auch wieder bereut weil sie nicht schaltfest sind. Heute nimmt man sie höchstens noch als hochkapazitive kleine Kondensatoren mit niedrigem Reststrom bei Timinganwendungen "Minutentimer". Die Tantalkondensatorenhersteller versuchen zwar, etwas bessere Tantas herzustellen, aber auf Grund der Rohstoffproblematik sollte man als Entwickler trotzdem die Finger davon lassen, auch wenn hochkapazitive Keramiks ebenfalls unzuverlässig sind und mit Edelmetallen auch ein Rohstoffproblem darstellen.
> Einige Schaltregler (z.B. MC34063) brauchen beim Ausgangskondensator > schon eine gewisse ESR, Der MC34063(uA78S40) war der erste Schaltregler, mit dem ich erfolgreich und zuverlässig damalige Tropfentantals gesprengt habe...
Der Abbau von Tantal unterstützt die Warlords im Kongo! Daher, Verzicht auf Tantals wo immer es geht.
dotm schrieb: > Ausserdem: Wieso hat die Spannungsfestigkeit Einfluss auf den Ripple. Dietrich L. schrieb: > Da müsstest Du "unsere" Elektronik-Prüfabteilung fragen, die das > festgelegt hatte; die existiert aber nach etlichen Umorganisationen > nicht mehr. Ich weiß den genauen Grund nicht. Wenn Dietrichs Theorie stimmt, dann wegen der sinkenden Kapazität? dotm schrieb: > Frank K. schrieb: >> Du musst MLCCs in diesem Fall >> überdimensionieren. Tantals haben dieses Problem nicht. > > Da ist Dietrich im Post über dir aber anderer Meinung! (will ja keine > Unruhe stiften :) )
Ich hab mal alles unter 33µ durch MLCC ersetzt, alles super. Das einzige Problem welches bleibt ist ein Schaltregler den ich gerade überarbeite. Ich hab den LT1308B im Sepic Design aufgebaut und zwar um ein SIM900 Modem mit 4,5V zu betreiben. Es funktioniert im Prototypenaufbau gut, aber Aufgrund des Entwicklungsprozesses ist es eine eigenartige Lösung. Ich hab zunächst den LT1308B ähnlich dem Datenblatt aufgebaut mit 220µ Tantal im Ausgang. Haut hin. Dann hab ich das Sim900 angeschlossen (welches ich zunächst getrennt behandelt hatte) und mir den Spannungseinbruch bei den Sendebursts angesehen, Da werden ja 2A gezogen, das kann de LT1308B nicht mehr im kompletten Eingangsspannungsbereich. Lt. Datenblatt sind 400mV Einbruch zulässig. Dazu hab ich einfach ausprobiert was ich da hatte, ab 4mF bewegt sich die Versorgungsspannung im Bereich der Spezifikationen, ab 1mF funktionierts generell. Am Demoboard für das SIM900 welches ich mir besorgt hatte sind 2x1mF drauf. Das sind jetzt normale Alu Elkos. Nach neuzeichnen des Schaltplans hab ich jetzt 220µ Tantal parallel zu 4,7mF Alu. Entweder ich nehm das jetzt so hin (weils ja funktioniert) oder ich machs nochmal neu (weils eigentlich ein Pfusch ist). Fakt ist jedenfalls dass ich >4mF brauche um die Bursts abzufedern (ausser mir ist das Datenblatt komplett egal). Fakt ist aber auch dass ich keinen Tantalelko mit dieser Kapazität finde. Vielleicht 4x1mF, aber das kostet... Die weitere Vorgehensweise kann ich jetzt nur erahnen. Das Datenblatt des Alu Elkos gibt mir keinen ESR an sondern den tanδ bei 120 Hz (lässt sich der ESR ausrechnen). Die Schaltfrequenz des LT1308B liegt bei 600kHz, wüsste ich da den ESR oder tanδ könnte ich den Ripplestrom und die Ripplespannung abschätzen wenn ich nur den Alu-Elko verwende und ausmachen ob das im Bereich der Spezifikationen meines Moduls als auch meines Elkos liegt. So wie ich das sehe ist nämlich die Ripplespannung gleich dem Schaltstrom mal ESR und der Schaltstrom ist gemittelter Sromverbrauch mal ~zwei (oder liegt es am Tastverhältnis? was ist da der worstcase?). Diese schöne Grafik stammt aus Wikipedia: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Elko-Impedanzverlauf-mit-ESR.svg und daraus würde ich fast schliessen dass sich da garnicht soooviel ändert zu höheren Frequenzen hin was den ESR betrifft. Vielleicht erspar ich mir eventuell ein herumgerechne? Ich frag mich langsam auch ob ich dazu tendiere alles verzukomplizieren. Oder sind solche grundsätzlichen Betrachtungen schon sehr notwendig? Ich will mir halt nicht für JEDES Bauelement in dem eh schon grossen Schaltplan den Kopf zerbrechen müssen. Fragen kann ich nur euch hier, meine Freunde sind alle Geisteswissenschaftler :)
Ralf G. schrieb: > Wenn Dietrichs Theorie stimmt, dann wegen der sinkenden Kapazität? Elektrolytkondensatoren bauen natürlich bei höheren Spannungen und viel Ripple gerne mal größere Oxidschichten auf, auch da, wo sie es nicht sollen. Tiefere Poren in der rauhen Oberfläche verstopfen schon mal irreversibel ganz, da sinkt dann die Gesamtkapazität. Mit ein Grund auch, weshalb Elkos bei bestimmtem Ripple nach einer Weile unbrauchbar geworden sind. Die Tropfenform-Tantals gibt oder gab es übrigens auch als Flüssig-Elko, nicht nur in der fest gesinterten Form mit Braunstein. Man sieht es äußerlich also nicht unbedingt.
dot m. schrieb: > Die weitere Vorgehensweise kann ich jetzt nur erahnen. Das Datenblatt > des Alu Elkos gibt mir keinen ESR an sondern den tanδ bei 120 Hz (lässt > sich der ESR ausrechnen). Das ist der Wink mit dem Zaunpfahl daß es die falschen Elkos für einen Schaltregler sind. Wenn die Elkos ordentlichen Ripplestrom aushalten und niedrigen ESR haben, gibt der Hersteller das an (ist ja vorteilhaft). Wenn die Werte dagegen nicht so gut oder unzuverlässig über die Chargen sind, werden sie weggelassen. Mein Vorschlag: Such nach nem Regler, der Dir Deine 2A zuverlässig liefern kann anstatt ne Kondensatorbank zu bauen. Dann reichen kleine Kapazitäten aus und da hast du genug Auswahl bei guten&günstigen Elkos.
Gerd E. schrieb: > Mein Vorschlag: Such nach nem Regler, der Dir Deine 2A zuverlässig > liefern kann anstatt ne Kondensatorbank zu bauen. Dann reichen kleine > Kapazitäten aus und da hast du genug Auswahl bei guten&günstigen Elkos. Das ist in dem Fall nicht möglich, da der Regler nach Supercaps sitzt. Das ist der einzige der bei der niedrigen Eingangsspannung noch ausreichend Strom liefern kann (funktioniert im Moment zuverlässig ab 1.2V). Ich glaube es kommen in Zukunft sicher noch weitere Regler auf den Markt mit niedriger Eingangsspannung weil sich Supercaps immer mehr verbreiten. Im Moment gibt es aber nur genau DEN. Auch muss es Sepic sein, sonst verschenke ich Kapazität weil ich meine Supercaps nicht voll aufladen kann (muss also auch runter regeln können). Eine weiterer Faktor ist der Leerlaufstrom. Regler die mir die 2A im Handumdrehen liefern saugen dann auch die Supercaps leer ohne Last. Zuletzt: Die 2A Bursts sind ganz kurz. Eigentlich kein Thema die mit einer ausreichend grossen Kapazität abzufangen. Es funktioniert ja im Moment. Es bleibt also keine andere Option (zumindest wie ich das sehe). Ich denke ich werde aufs Rechnen zunächst verzichten und die Kondensatoren mal so wie sie sind ins Layout reinnehmen (220uF Tantal||4700uF alu). Für den Alu-Elko such ich mir eine Version mit geringen ESR und bestücke den Tantal zunächst nicht. Ist der Ripple im Betrieb im grünen Bereich lass ichs einfach so. Irgendwann in einem weniger hektischen Moment werd ich das ganze eingehender sezieren. Man kann ja nicht ewig nur basteln :)
Ok. Beachte das die Regeleigenschaften von Schaltreglern mit großen Kapazitäten hintendran meist schlechter werden. Auch solltest Du Dir Gedanken machen um den Einschaltmoment sowie die Zeit nach dem kurzen Sende-Burst. Dann müssen nämlich die Kondensatoren (wieder) geladen werden und Du hast quasi einen Kurzschluss hinten am Regler. Der muss damit umgehen können. Gleichzeitig sollte der Regler oder die Spulen nicht in Flammen aufgehen, wenn dann doch mal der Sendetransistor durchlegiert ist oder ähnliches. Schau Dir das Datenblatt von Deinem Regler zu diesen Themen mal genauer an.
Gerd E. schrieb: > Auch solltest Du Dir Gedanken machen um den Einschaltmoment sowie die > Zeit nach dem kurzen Sende-Burst. Dann müssen nämlich die Kondensatoren > (wieder) geladen werden und Du hast quasi einen Kurzschluss hinten am > Regler. Der muss damit umgehen können Ein guter Punkt. Ich war zunächst nicht sicher ob der Regler in eine so grosse Kapazitive Last überhaupt starten kann (ohne z.B. abzurauchen). Er tuts ohne Probleme (steht auch im Datenblatt so drin). Das Modem wird über den Shutdow-Pin vom Regler bei Bedarf vom MCU in Betrieb genommen oder auch komplett vom Saft getrennt. Ich war ganz schön baff als beim ersten mal Regler einschalten durch den MCU der JTAG-Debugger abstürzte. Lösung: Mein (AC-DC)Schaltnetzteil davor ging in die Knie (kann nur 3W) -> einbruch in der MCU-VErsorgung, also brauchts die selbe dicke Kapazität vorm SEPIC wie hinterher. Und die muss erstmal voll sein. Eine Frage des Timings. Wenn die Supercaps mal geladen sind ist genug Energiereserve da. Gerd E. schrieb: > sowie die > Zeit nach dem kurzen Sende-Burst. Nach jedem Burst muss der Kondensator um etwa 400mV auf die Sollspannung geladen werden. Im Vergleich zum starten in den leeren Elko eigentlich eine Lapalie. Viel Zeit hat er dafür aber nicht, es sind ja ein Haufen Bursts. Mit sinkender Eingangsspannung wird irgendwann mal die Strombegrenzung dafür sorgen dass die Ausgangsleistung nicht mehr ausreicht. Dann kann man zusehen wie die Einzelnen Bursts den Elko leer saugen bis sich das Modem resettet. Das ist bei mir bei etwa 1.1V. Unbelastet kann der LT1308B bei mir noch bei 0.8V anstarten (Im Datenblatt steht 1V). Eigentlich ein tolles Teil!
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