Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Tantal C durch Keramik C austauschen


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von Noch ein Gast (Gast)


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Hallo,

ich habe eine allgemeine Frage zum Decoupling. In der Regel sieht es ja 
so aus das man an jedem uC Versorgungspin einen KeramikC beschaltet, 
sagen wir 100n. Und dann noch (nicht allzuweit weg) einen Alu-Elko oder 
TantalC um die 10uF als Puffer. Ich habe nun eine Audio Schaltung wo 
ohnehin weitere 10uF KeramikC benoetigt werden in 0805 Groesse - dazu 
ist noch ein uC wo 10uF TantalC verwendet werden sollen, auch in 0805. 
Kann ich die TantalC durch KeramikC ersetzen? Wegen der Vereinfachung an 
Bauelementen und zweitrangig wegen dem Preis. Danke!

: Verschoben durch Moderator
von Hp M. (nachtmix)


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Noch ein Gast schrieb:
> Kann ich die TantalC durch KeramikC ersetzen?

Meist geht das, aber es gibt auch Fälle, in denen der geringere 
Verlustwiderstand deer Keramikkondensatoren genau das Gegenteil des 
beabsichtigen Effekts bewirkt, und eine Schaltung damit anfängt zu 
schwingen.

von Narben Johnny (Gast)


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Hp M. schrieb:
> Meist geht das, aber es gibt auch Fälle, in denen der geringere
> Verlustwiderstand deer Keramikkondensatoren genau das Gegenteil des
> beabsichtigen Effekts bewirkt, und eine Schaltung damit anfängt zu
> schwingen.

Kann ich nur bestätigen. Beispiel LM337. Ich habe mal eine Schaltung mit 
besagten Bauteil aufgebaut und aus Gründen der Vereinfachung zwei 
Keramikkondensatoren am Ausgang festgelegt. Beim Testen ist mir dann 
aufgefallen, dass die Ausgangsspannung schwingt. Ein Blick ins Datenblat 
verriet, dass er eigentlich einen Tantal- oder Alu-Elko am Ausgang 
benötigt. Kondensator ausgetauscht und es ging.
Beim LM317 gab es da keine Probleme. Der funktionierte mit Keramikelkos 
am Ausgang.

von Nils P. (torus)


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Noch ein Gast schrieb:

> Kann ich die TantalC durch KeramikC ersetzen?

Hp M. hat das wichtige ja schon geschrieben. Hier noch ein paar Details, 
die Du beachten solltest:

Keramik Kondensatoren im Mikrofarad Bereich haben fast immer eine 
Kapazität, die abhängig von der Bias Spannung ist. D.h. wenn der 
Kondensator geladen ist, dann sind von den 10µF möglicherweise nur noch 
3 oder 4µF effektive Kapazität übrig. Diesen Effekt kann man verringern, 
indem man Kondensatoren verwendet, die eine höhere Spannungsfestigkeit 
haben. Bei einem 10V System nimmst Du also keine 16V Kondensatoren 
sondern welche für 50V. Ansonsten die Kapazität erhöhen.

Keramik Kondensatoren haben in der Regel einen sehr viel niedrigeren 
Serienwiderstand im Vergleich zu Elkos oder Tantal. Das hat zwei 
Effekte:

Zum einen gibt es viele Spannungsregler, die damit schlicht und 
ergreifend nicht klar kommen und anfangen zu Schwingen. Hier hilft ein 
Blick in das Datenblatt.

Zum anderen sieht ein Keramik Kondensator im entladenen Zustand aus wie 
ein Kurzschluss und er kann während des Aufladens beim Einschalten 
enorme Ströme ziehen. Ein einzelner 10µF ist da selten ein Problem, aber 
wenn über die Platine viele MLCC Kondensatoren verteilt sind, dann kommt 
da einiges zusammen. Das kann problemlos reichen um die Spannungsquelle 
im Einschaltmoment zu überlasten. Die Kurzschluss Schutzfunktion kann 
anspringen und ähnliche unschöne Effekte können auftreten. Dagegen hilft 
eine Einschaltstrombegrenzung. Hast Du einen Mikrokontroller auf deinem 
Board kannst Du auch einzelnde Baugruppen zeitversetzt mit Spannung 
versorgen (Power Sequencing).

von Alexxx (Gast)


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Kann mich das schon geschriebene bestätigen.
Ergänzend:
- für Hochfrequenz (µC)ist Keramik das einzig richtige - besser + 
Tantal...
- wenn du willst dass der Keramik-C unter Spannung noch viel Kapazität 
hat, nimm eine größere Baugröße - z.B. 1210!
- kleine Baugröße und viel Kapazität: Haben bei Nennspannung nur noch 
10% bis 20% vom Nennwert! Selbst bei 1/10 Unenn evtl. nur 50%!!!
- Tantal und Elko's werden bei Frequenzen ab 1MHz zum reinen Widerstand,
= keine Pufferwirkung ABER sie dämpfen die Schwingungen (Leiterbahn, 
Induktivität + Keramik-C)!

von Jannyboy (Gast)


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Noch ein Gast schrieb:
> Kann ich die TantalC durch KeramikC ersetzen?

Das ist kein Problem. Man muss nur einen Widerstand mit 1-3 Ohm in Serie
zum Kerko schalten, aus oben benannten Gründen. Die Belastbarkeit des 
Widerstands beachten.

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


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Noch ein Gast schrieb:
> Ich habe nun eine Audio Schaltung wo
> ohnehin weitere 10uF KeramikC benoetigt werden in 0805 Groesse

Abgesehen von deiner eigentlichen Frage: Kerkos 10µ in 0805 sind in 
Audio-Schaltungen ausschließlich als Abblockkondensatoren tauglich.

Eine Verwendung als Koppelkondensator (egal ob im Signalweg oder in der 
Gegenkopplung) solltest du nochmal überdenken. Die starke Abhängigkeit 
der Kapazität von der Spannung führt zu erhöhtem Klirrfaktor und 
möglicherweise Phasendifferenzen zwischen Links und Rechts, die den 
Stereoeffekt beeinträchtigen.

von Michael X. (Firma: vyuxc) (der-michl)


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Narben Johnny schrieb:
> Beispiel LM337. Ich habe mal eine Schaltung mit
> besagten Bauteil aufgebaut und aus Gründen der Vereinfachung zwei
> Keramikkondensatoren am Ausgang festgelegt. Beim Testen ist mir dann
> aufgefallen, dass die Ausgangsspannung schwingt. Ein Blick ins Datenblat
> verriet, dass er eigentlich einen Tantal- oder Alu-Elko am Ausgang
> benötigt. Kondensator ausgetauscht und es ging.

Der 337 ist ein PNP-Regler, Quasi ein LDO. Die sind Kritisch. Die 79XX 
sind ebenso zickig.

> Beim LM317 gab es da keine Probleme. Der funktionierte mit Keramikelkos
> am Ausgang.

Das ist ein NPN-Regler. Der verträgt sowas. Wie auch die 78XX

von Manfred K. (mkch)


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Hallo,
in unserer Firma wurden bereits Mitte der 90er Jahre alle Baugruppen 
redesigned, die Tantalelkos als Stützkondensatoren enthielten. Also 
immer wenn man den Strom nicht in der Hand hat, Finger weg. Siehe auch 
Beitrag "Brennende Tantalkondensatoren"
Grüße MKch

von Manfred (Gast)


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Noch ein Gast schrieb:
> Versorgungspin .. einen Alu-Elko oder
> TantalC um die 10uF als Puffer.
Tantal auf Versorgungsleitungen ist erstmal Scheiße, die Dinger mögen 
keine Ströme. Das hat in der Firma mal viel Kosten verursacht und der 
Entwickler war beleidigt, als ich ihn als Dilletant tituliert habe.

von Richard B. (r71)


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Manfred schrieb:
> ...als ich ihn als Dilletant tituliert habe...

Das ist ja auch nicht die feine Art ;)

Manfred schrieb:
> ...die Dinger mögen keine Ströme...

Über wie viel Strom reden wir hier?

von Joachim B. (jar)


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Tantal würde ich meiden, hochkapazitive KerKos auch und SMD Kerkos 
neigen gerne zum Bruch oder zu Microfonie, ein guter AL Elko und kleine 
SMD sind OK, aber ohne die genaue Anwendung zu kennen kann man kaum 
einen Rat geben.

Auch Folien Kondensatoren können gut oder schlecht sein.

von (prx) A. K. (prx)


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Michael X. schrieb:
> Der 337 ist ein PNP-Regler,

Nö. Ein NPN-Regler.

> Quasi ein LDO.

Eben drum. Bei Negativreglern wechselt die Perspektive.

von Arduinoquäler (Gast)


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Manfred schrieb:
> Tantal auf Versorgungsleitungen ist erstmal Scheiße,

Ja ja, die ganze Welt macht es und du sagst es ist scheisse.

Das ist nur eine Frage der Dimensionierung. Wenn man
natürlich bei 16V Betriebsspannung einen Tantal mit
16V Nennspannung verwendet ..... daher die Dillettanten.

Tantals vertragen nur nicht die schnellen Spannungsanstiege
die speziell beim Einschalten auftreten.

von Jacko (Gast)


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Zum Abblocken der Versorgungsspannung für die ns-Spitzen hilft
ein 100...330 n Kerko. Und für die µs-Spitzen parallel dazu ein
Standard-Alu-Elko.

Das funktioniert so gut, wie immer, WENN da nicht mehr, als
10 µF nötig werden. Sonst ist es kein Abblocken mehr, sondern
Spannungsglättung.

Die Nennspannung beider Kondensatoren sollte für Funktion
(Kerko) und Langlebigkeit (Elko) ein Vielfaches der
Betriebsspannung sein.

Der Vorteil von Tantal-Elkos ist ihr niedriger ESR.
Der Nachteil von Tantal-Elkos ist: Wenn man von ihrem
niedrigen ESR profitieren will, werden sie über kurz, oder
lang zu Kurzschlüssen.

Schaltungen mit Tantal-Elkos gibt es schon 50 Jahre.
Aber in Schaltungen, die etliche Jahrzehnte funktioniert
haben, findest du nie einen Tantal. Höchstens Alu-Elkos,
die mal (evtl. parallel mit einem Kerko) als Ersatz
reingepfriemelt wurden...

von Manfred (Gast)


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Manfred K. schrieb:
> in unserer Firma wurden bereits Mitte der 90er Jahre alle Baugruppen
> redesigned, die Tantalelkos als Stützkondensatoren enthielten. Also
> immer wenn man den Strom nicht in der Hand hat, Finger weg.
Genau das passierte bei uns auch! Das Gerät braucht 12V bei maximal 1A, 
versorgt aus einen Primärschaltregler-Steckernetzgerät. Geschaltet wurde 
auf der 12V-Seite, die Tantals flogen teilweise bereits in der 
Fertigungs-Endprüfung weg.

Der schlaue Entwickler hat diese dann durch Tantals mit höherer 
Spannungsfestigkeit ersetzt ... und sie flogen trotzdem weg.

Richard B. schrieb:
> Manfred schrieb:
>> ...die Dinger mögen keine Ströme...
> Über wie viel Strom reden wir hier?
Das kann ich Dir nicht konkret sagen, dazu müssten wir Datenblätter 
studieren. Ich erinnere mich, dass in Datenblättern vom Innenwiderstand 
der Quelle gesprochen wurde, abhängig von der Spannung.

Ich komme seit zweistelligen Jahren ohne Tantalelkos aus, wobei diese in 
den 70er-Jahren in der Tonstudiotechnik ihre Berechtigung hatten und 
keinerlei Ärger machten.

Arduinoquäler schrieb:
> Ja ja, die ganze Welt macht es und du sagst es ist scheisse.
Nee, siehe den Beitrag von Manfred Koch!

> Das ist nur eine Frage der Dimensionierung. Wenn man
> natürlich bei 16V Betriebsspannung einen Tantal mit
> 16V Nennspannung verwendet ..... daher die Dillettanten.
Du kennst Dich aus? Nehme Dir eine 18650 LiIon, einen 6,3V-Tantal und 
ein Relais mit Umschalter und Entladewiderstand. Taktgeber dran, die 
Spannung hart drauf, wieder aus, 10_tau warten, wieder an ... nach 
maximal ein paar hundert Zyklen knallt der Tantal weg.

> Tantals vertragen nur nicht die schnellen Spannungsanstiege
> die speziell beim Einschalten auftreten.
Quatsch, der Strom ist das Problem. Ach ja, Strom ist bei jeder Art 
von Kondensator der Auslöser von Problemen.

von Manfred (Gast)


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Jacko schrieb:
> Der Vorteil von Tantal-Elkos ist ihr niedriger ESR.
> Der Nachteil von Tantal-Elkos ist: Wenn man von ihrem
> niedrigen ESR profitieren will, werden sie über kurz, oder
> lang zu Kurzschlüssen.
Dieser Tantalkram war in Blaupunkt-Autoradios verbaut, mehr als eines 
davon flog einfach weg, wenn man mehrfach die Versorgung gesteckt hat .. 
70er Jahre.

> Schaltungen mit Tantal-Elkos gibt es schon 50 Jahre.
Das überschreitet meine aktive Zeit um ein paar wenige Jahre.

> Aber in Schaltungen, die etliche Jahrzehnte funktioniert
> haben, findest du nie einen Tantal.
Na doch, als Koppel-C in Audioschaltungen (Telefunken-ELA) machten die 
keinen Ärger.

von Gästchen (Gast)


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Jacko schrieb:
> Der Vorteil von Tantal-Elkos ist ihr niedriger ESR.

Ist das so? Eigentlich kenne ich es so dass ihr ESR mehrere Ohm's hat.
https://www.reichelt.de/smd-tantal-kondensator-22-f-6-3v-smd-tan-22-6-3-p31348.html?&trstct=pol_3
ESR-Wert von Keramiks ist deutlich niedriger.

von cpuser (Gast)


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Gästchen schrieb:
> Jacko schrieb:
>> Der Vorteil von Tantal-Elkos ist ihr niedriger ESR.
>
> Ist das so? Eigentlich kenne ich es so dass ihr ESR mehrere Ohm's hat.

Wäre ein guter Grund gewesen diese unsägliche Threadleiche ruhen zu 
lassen, in der offensichtlich viele Dummschwätzer das als eigenes 
Wissen/Erfahrung verkaufen, was sie irgendwo, irgendwann einmal in ganz 
anderen Zusammenhängen, aufgeschnappt haben.

von Gästchen (Gast)


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Es würde ausreichen, wenn du die richtige Aussage bestätigen würdest. Im 
Thread stehen auch richtige Aussagen drin, und nicht alle sind 
Dummschwätzer. Es geht einzig und allein um die Tatsache, und es ist der 
einzige Thread der sich mit der Problematik beschäftigt, und ich sehe 
überhaupt keinen Sinn darin mehrere Threads mit der gleichen Problematik 
zu züchten.

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