Modellierung realen Bauteilverhaltens

[Paul B. (Gast)]

Ich möchte mich mit der Modellierung des realen Verhaltens von Bauteilen 
befassen und dazu in Erfahrung bringen, inwieweit das in z.B. pSPICE 
realisiert ist.
Soweit mir bekannt wird da eigentlich nur mit idealen Bauteilen 
simuliert, sodass ich selbst dafür sorgen muss, Ersatzschaltbilder zu 
erzeugen. Wie mache ich das?

Gibt es dazu Literaturtipps? Hier gefunden habe ich nur: 
Beitrag "Formeln hinter Spice-Modell"

Was z.B. infrage kommt ist das HF-Verhalten von Kondensatoren. Tantal 
und Elko haben bei HF z.B. ein viel geringeres effektives C, weshalb 
z.B. keramische parallel geschaltet werden sollen. Wie liesse sich das 
erklären und damit simulieren?  Liegt da eine Art L in Reihe oder ist 
der R zu gross? Wie simuliere ich die Ladungsverluste? Einfach ein R 
parallel?

Ich hätte da einen Entwurf, der auch noch eine gewisse Kapazität gegen 
GND hat, als Ersatz für die Streuverluste des elektrischen Feldes in die 
Luft.

Kommentare dazu?

Angenommen, das passt soweit, kann ich nun einfach 2 davon parallel 
schalten und dem einen geringere Streuverluste, weniger L und R 
verpassen, um einen Tantal + einen Keramischen zu simulieren? Im 
Weiteren sollen auch die Leiterbahnen ins Spiel kommen, also auch 
Induktivitäten hin zu den beiden Kondensatoren sowie die 
Leiterbahnkapazität berücksichtigt werden. Diese ist wie üblich auf den 
Beginn und das Ende zu 50% verteilt.

Ziel ist eine Grössenabschätzung nach oben, also sozusagen worst case, 
was an Dämpfung zu erwarten ist, bzw als keramischem C hinzuzuaddieren 
wäre, um bei einer gegebenen Frequenz genug Kapazität zu haben.

[B e r n d W. (smiley46)]

Du solltest den Impedanzverlauf nachbilden. Der Kondensator muss in der 
Regel nicht symetrisch simuliert werden, asymetrisch reicht. 
Andererseits hast Du den ESR vergessen.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:MLCC-Imp-versus-Freqenz.svg

Selbst identische Kapazitäten von unterschiedlichen Herstellern können 
sich unterscheiden. Da hilft ein Blick ins Datenblatt. Die genaue 
Nachbildung ist nicht immer relevant, wie z.B. bei Blockkondensatoren. 
Im Schaltnetzteil würde ich aber schon darauf achten. Manche 
Vielschicht-Keramikkondensatoren sind extrem spannungs- und 
temperaturabhänging. Da sollte dann die Kapazität im Betriebszustand 
eingesetzt werden.

Der ESR ist hauptsächlich für die Wärmeentwicklung verantwortlich. 
Besonders bei Elkos sollte deshalb auf ESR/Ripple-Strom/Verlustleistung 
geachtet werden. Diese stellen den Hauptgrund für den frühzeitigen 
Ausfall von Geräten dar (geplante Obsoleszenz).

[Freddy (Gast)]

Falls du soweit gehen willst, müsstest du zusätzlich noch den 
Temperaturverlauf einbringen.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:MLCC-Cap-Temp-Klasse-2-Kurven.svg

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Und die Spannungsabhängigkeit der Kapazität. Interessante Aspekte könnte 
auch die Simulation von Alterungseffekten bringen: meine Schaltung heute 
und in 20 Jahren mit 20℃ oder mit 60℃...

Frank Petelka schrieb:
> die Leiterbahnkapazität berücksichtigt werden. Diese ist wie üblich auf
> den Beginn und das Ende zu 50% verteilt.
Wie wo "üblich"?
Heutige Simulationen gehen wenn nötig bis in die Leiterplatte und 
simulieren deren Verhalten mit. Da wird dann nicht "wie üblich" 
irgendwas gerecht aufgeteilt. Allerdings stecken da auch zig Mannjahre 
an Erfahrungen und Softwareentwicklung dahinter. Du musst dich also 
ranhalten...

[Paul B. (Gast)]

Lothar Miller schrieb:
> Und die Spannungsabhängigkeit der Kapazität.
Tja die wollte ich eigentlich statisch über R und dynamisch über das L 
machen ... (?)

> Interessante Aspekte könnte
> auch die Simulation von Alterungseffekten bringen: meine Schaltung heute
> und in 20 Jahren mit 20℃ oder mit 60℃...
2 Jahre reichen :-)

B e r n d W. schrieb:
> Andererseits hast Du den ESR vergessen.

hh guter Tipp, Danke. Werde ich noch berücksichtigen.

[Tipp aus der Hüfte (Gast)]

Bei dem Kondensator könnte man noch das Durchschlagverhalten simulieren, 
indem man eine Z-Diode beischaltet. Dasselbe gilt für nahe liegende 
Leiterbahnen. Ohne Durchschlagverhalten würde ich zumindest die 
Kriechstrecken mitsimulieren, also hochohmige Widerstände im Bereich von 
1MOhm aufwärts gegeneinander.

Umgekehrt gibt es in pSPICE ein Transmission Line Model, das mit dem 
Wellenwiderstand parameterisiert werden kann.

[Paul B. (Gast)]

Tipp aus der Hüfte schrieb:
> Umgekehrt gibt es in pSPICE ein Transmission Line Model, das mit dem
> Wellenwiderstand parameterisiert werden kann.#
Da sehe ich mal nach, danke.