Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Suche SMD Kondensator mit geringer Temperaturabhängigkeit


von Matthias S. (madmetty)


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Ich habe einige Timingprobleme beim verwenden von Kondensatoren in SMD 
Bauform. Benötigte Kapazität ist einige mikrofarad und die jetzige Größe 
ist ein 0805 10V 10uF.
Scheinbar sinkt die Kapazität von meinen jetzigen Bauteilen umdie 50% 
bei Temperaturanstieg von 20° auf 50°....das sorgt für timing Probleme.
Gibt es da eine gute Lösung für? Ich habe einige Datenblätter gewälzt 
und die meisten haben enorme Kapazitätseinbußen bei steigender Spannung 
und Temperatur...


Ich bin kurz davor mir paar Wima MKs zu betstellen und draufzulöten...


Wenn jemand nen Tipp für einen möglichst kleinen(physisch) Kondensator 
mit geringer Temperaturdrift hat wäre ich sehr dankbar dafür.

von Wolfgang (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> die meisten haben enorme Kapazitätseinbußen bei steigender Spannung

Die Spannungsabhängigkeit kannst du kräftig reduzieren, indem du die 
Feldstärke im Kondensatordielektrikum verkleinerst, i.e. Kondensatoren 
mit höherer Maximalspannung verwendest.

von Daniel H. (Firma: keine) (commander)


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Von Murata z.B.:
- GRM219R61A106KE44
- GRM21BR61A106KE19
- GRM21BC81A106KE18
- GRM21BR71A106KA73
- GRM21BR71A106KE51

Bei denen ist die Kapazität im Bereich zwischen 20 und 50% nahezug 
konstant (~ -0.5% - +3%).

von Tobias S. (x12z34)


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Wolfgang schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> die meisten haben enorme Kapazitätseinbußen bei steigender Spannung
>
> Die Spannungsabhängigkeit kannst du kräftig reduzieren, indem du die
> Feldstärke im Kondensatordielektrikum verkleinerst, i.e. Kondensatoren
> mit höherer Maximalspannung verwendest.

Muss ich nicht genau diese Aussage anzweifeln, wenn ich
https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/5527 lese und 
mir Figure 1 anschaue?
Im Text darunter schreibt der Autor ja sogar, dass höheres Voltage 
Rating oft keinen Effekt zu haben scheint, diesen Effekt zu reduzieren.

Einzig die Baugröße und Dielektrikum scheinen einen signifikanten Effekt 
zu haben.
Vielleicht kann mich jemand aufklären, denn ich hatte mir auch gedacht, 
dass ein höheres voltage-rating "besser" sei...

von WehOhWeh (Gast)


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Da musst du nach der Temperaturcharakteristik schauen. X7R sind deutlich 
besser als das was du da hast. (Z5U?)
Möglicherweise reicht das.

Aber ich würde eher Tantal nehmen, damit bist du besser dran. Auch im 
Punkt Baugröße können die mithalten. Deren Kapazität ist dann auch 
unabhängig von der angelegten Spannung.

Wenn du den kleinen ESR brauchst, nimm Polymer-Tantal. Die kommen in den 
Bereich von Kerkos herunter.
Die vereinen die Vorteile von MLCC und Tantals, bei gleicher Baugröße. 
Ist halt etwas teurer, aber noch bezahlbar.
Beispiel:
http://www.kemet.com/Lists/ProductCatalog/Attachments/421/KEM_T2015_T520.pdf

von Klaus (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Ich habe einige Timingprobleme beim verwenden von Kondensatoren in SMD
> Bauform. Benötigte Kapazität ist einige mikrofarad und die jetzige Größe
> ist ein 0805 10V 10uF.

Timing aus der Kapazität von Kondensatoren, insbesondere im Bereich von 
µF, abzuleiten, ist ein grober Designfehler.

MfG Klaus

von Matthias S. (madmetty)


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Danke für die Tipps, hatte bisher y5V(könnte günstig 1000Stück 
ergattern...daher benötigte ich auch 10uF damit bei hoher Temperatur und 
Spannung überhaupt noch was Übrig bleibt.
Werde mir nun bessere bestellen.

von Arc N. (arc)


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Tobias S. schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> Matthias S. schrieb:
>>> die meisten haben enorme Kapazitätseinbußen bei steigender Spannung
>>
>> Die Spannungsabhängigkeit kannst du kräftig reduzieren, indem du die
>> Feldstärke im Kondensatordielektrikum verkleinerst, i.e. Kondensatoren
>> mit höherer Maximalspannung verwendest.
>
> Muss ich nicht genau diese Aussage anzweifeln, wenn ich
> https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/5527 lese und
> mir Figure 1 anschaue?

Die Aussage von Maxim passt.
0805(2012), 10 uF +-10%, X5R, 35 VDC, 50% der Kapazität bei etwa 6.x 
Volt
http://psearch.en.murata.com/capacitor/product/GRM21BR6YA106KE43%23.pdf

0805(2012), 10 uF +-10%, X5R, 25 VDC, 50% der Kapazität bei etwa 4.x 
Volt
http://psearch.en.murata.com/capacitor/product/GRM219R61E106KA12%23.pdf

0805 (2012), 10 uF +-10%, X5R, 16 VDC, 50% der Kapazität bei etwa 
3.5 Volt
http://psearch.en.murata.com/capacitor/product/GRM219R61C106KA73%23.pdf

0603 (1608), 10 uF +-10%, X5R, 16 VDC, 50% der Kapazität bei etwa 
3.5 Volt
http://psearch.en.murata.com/capacitor/product/GRM188R61C106KAAL%23.pdf
(von 0805 auf 0603 ändern sich allerdings die AC und 
Temperaturspezifikationen)

0402 (1005), 10 uF +-20%, X5R, _6.3 VDC_, 50% der Kapazität bei etwa 
2.5 Volt
http://psearch.en.murata.com/capacitor/product/GRJ155R60J106ME11%23.pdf

0805(2012), 10 uF +-10%, X7S, 25 VDC, 50% der Kapazität bei etwa 7.x 
Volt
http://psearch.en.murata.com/capacitor/product/GRM21BC71E106KE11%23.pdf

0805(2012), 10 uF +-10%, X7R, 10 VDC, 50% der Kapazität bei etwa 5.5 
Volt
http://psearch.en.murata.com/capacitor/product/GCJ21BR71A106KE01%23.pdf

0805(2012), 10 uF +-10%, X7R, 25 VDC, 50% der Kapazität bei etwa 5 
Volt
http://psearch.en.murata.com/capacitor/product/GRM21BZ71E106KE15%23.pdf


Die Y5V kann man eigentlich direkt entsorgen, außer die Schaltung muss 
nur in einem sehr eingeschränkten Temperaturbereich korrekt 
funktionieren...

von Wolfgang (Gast)


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Tobias S. schrieb:
> Muss ich nicht genau diese Aussage anzweifeln, wenn ich
> https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/5527 lese und
> mir Figure 1 anschaue?

Wie meinst du das?

Beim 0805-X7R-10V geht die Kapazität von 4.7µF @ 0V auf 1.8µF @ 10V 
runter, beim 1812-X7R-25V von 4.7µF @ 0V auf 4.3µF @ 10V.

IMHO ist das ein kräftiger Unterschied, ob sich die Kapazität um 62% 
oder um 9% ändert. Stabil ist natürlich trotzdem etwas anderes, aber für 
einen Oszillator, der mit stabiler Amplitude schwingt, sollte das 
trotzdem ziemlich unrelevant sein.

von Tobias S. (x12z34)


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Wolfgang schrieb:
> Beim 0805-X7R-10V geht die Kapazität von 4.7µF @ 0V auf 1.8µF @ 10V
> runter, beim 1812-X7R-25V von 4.7µF @ 0V auf 4.3µF @ 10V.

Du schriebst in Deinem ersten Post
>[...] Kondensatoren mit höherer Maximalspannung verwendest

und diese Aussage zweifele ich an, denn in dem Artikel von Maxim steht, 
dass die Spannungsfestigkeit alleine keinen Einfluss hat, sondern, 
dass Baugröße und/oder Dielektrikum die ausschlaggebenden Größen sind.

Laut dem Artikel macht es keinen (signifikanten) Unterschied, ob ich 
einen 0805-10V-X7R oder einen 0805-25V-X7R bei 10V verwende, die 
resultierende Kapazität wird in etwa die gleiche sein...

In Deinem Vergleich oben vergleichst Du aber nicht die 
Spannungsfestigkeit von den Kondensatoren bei gleicher Baugröße, sondern 
weniger spannungsfeste kleine Kondensatoren mit spannungsfesteren großen 
Kondensatoren.
Dass da ein Unterscheid auftritt, verwundert mich jetzt weniger.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Matthias S. schrieb:
> Ich habe einige Timingprobleme beim verwenden von Kondensatoren in SMD
> Bauform. Benötigte Kapazität ist einige mikrofarad und die jetzige Größe
> ist ein 0805 10V 10uF.

Praktisch alle anderen Kondensatortechnologien haben bessere Stabilität 
über Temperatur, Zeit und Spannung als ausgerechnet ein Keramik-Typ 
(wohl X7R) in 0805 Bauform. Traditionell ist das die Domäne von 
Folienkondensatoren, z.B. MKT. Allerdings sind 10µF MKT viel größer 
als 0805. Und wahrscheinlich gar nicht als SMD Bauteil verfügbar.

Deswegen ist der zweite kanonische Trick, die Schaltung so zu ändern, 
daß sie mit kleineren Kapazitäten klarkommt. Entweder indem man die 
zugehörigen Widerstände entsprechend größer macht. Gelobt sei CMOS! Oder 
indem man langsame Takte oder Verzögerungszeiten digital von einem 
höheren Takt ableitet. In der TäTäRä gabs dafür den genialen E355. 
Dieses IC enthält einen Oszillator vom 555 Typ, diverse Teiler und eine 
Pin-programmierbare Flipflop-Logik. Damit konnte man z.B. Monoflops im 
Stundenbereich bauen, die trotzdem nur einen 100nF Kondensator brauchen. 
Mit einem µC im SO8 oder SOT23-6 Gehäuse geht das heute noch kleiner.

von spess53 (Gast)


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Hi

>In der TäTäRä gabs dafür den genialen E355.
>Dieses IC enthält einen Oszillator vom 555 Typ, diverse Teiler und eine
>Pin-programmierbare Flipflop-Logik.

Etwas ähnliches gibt es auch als HEF/CD/... 4541.

MfG Spess

von Harald W. (wilhelms)


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spess53 schrieb:

>>In der TäTäRä gabs dafür den genialen E355.
>>Dieses IC enthält einen Oszillator vom 555 Typ, diverse Teiler und eine
>>Pin-programmierbare Flipflop-Logik.
>
> Etwas ähnliches gibt es auch als HEF/CD/... 4541.

Vielleicht hat ja dereinevom anderen abgekuckt.
Fragt sich nur, wer von wem. :-)

von spess53 (Gast)


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Hi

>Vielleicht hat ja dereinevom anderen abgekuckt.
>Fragt sich nur, wer von wem. :-)

Ich habe 'ähnlich' geschrieben.

E355 - 18pol. I2L-IC (Erweiterbar mit dem E351)
4541 - 14pol. CMOS-IC

Kannst du Unterschiede erkennen?

MfG Spess

von Bernd R. (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)


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Ich bin letztens mit WIMA-Kondensatoren (metalisierte Folie) ca. 
47nf/100V in SMD so richtig Schiffbruch erlitten.

Die haben oft nicht den SMD-Lötprozeß beim Bestücker überlebt, 
geschweige denn den manuellen Lötprozeß.

THT oder Keramik ist da meine Wahl.

Bei diesen Kapazitäten bleibt nur X7R oder Tantal übrig, aber bei 
solchen Kapazitäten würde ich kein Timing drauf bauen.

Glimmer-Kondensatoren gibt es immer noch.

von Matthias S. (madmetty)


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So die 1uF 50V x7R Sind angekommen und mein Problem ist gelöst. Danke 
für all die tipps.

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