Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Blockkondensator und Glättungskondensator parallel


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von Dietrich H. (dietrichh)


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Hallo, Ich bin zwar fertig mit meiner Ausbildung zum Elektroniker, aber 
so einige Dinge wollen mir nicht einleuchten . Wenn man 2 Kondensatoren 
mit unterschiedlichen Werten parallel schaltet, gilt ja erst mal die 
Regel der Addidition der Kapazitäten sowie die Regel, dass an beiden 
Kondensatoren die gleiche Spannung anliegt . Nun werden bei solchen 
unterschiedlichen paralellen ( und auch räumlich nebeneinander 
montierten ) Kondensatoren in der Praxis ja z.b. der grössere als 
Glättungs und der kleinere als HF-Blockkondensator bezeichnet. Als ob 
diese ein voneinander unabhängiges Wechselspannungsverhalten hätten . 
Oder z.B. oft empfohlene Bypasskondensatoren zu Elkos mit 1% des Wert 
des Elko , um damit  HF Störungen zu unterdrücken. In dem beiliegenden 
Schaltbild ( Teil unserer Abschlussprüfung ) sollten wir die 
Resonanzfrequenz aus einem Hochpass aus Spule R22 und C6 berechnen. Auch 
hier ist ein Kondensator mit höherer Kapazität zu C6 parallel und 
räumlich daneben ohne nennenswerte Leitungswege eingebaut . Vielleicht 
bin ich auch auf dem Holzweg mit meinen Zweifeln. Ich habe aber irgendwo 
mal gelesen, dass zB.  solche Bypasskondensatoren zu Elkos   als Unsinn 
bezeichnet wurden .

: Verschoben durch Moderator
von Jens G. (jensig)


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>in ich auch auf dem Holzweg mit meinen Zweifeln. Ich habe aber irgendwo
>mal gelesen, dass zB.  solche Bypasskondensatoren zu Elkos   als Unsinn
>bezeichnet wurden .

Kommt ganz auf die konkrete Schaltung an, ob das Unsinn ist oder nicht.
Elkos sing gut genug im NF-BEreich, aber für noch höhere Bereich dann 
zunehmend schlechter bis wirkungslos. Deswegen Kermik-Cs, die bei 
höheren Frequenzen noch wie Kondensatoren wirken.

von Dietrich H. (dietrichh)


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OK, dass heisst, dass zB. die Formeln zum Blindwiderstand bei 
unterschiedlichen Kondensatormaterialien mit gewissen Faktoren 
verrechnet werden müssen, um dem Realverhalten zu entsprechen . Davon 
hatte ich gelesen, es aber nicht auf diese Fälle angewendet. Vielen Dank

von Jens G. (jensig)


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>OK, dass heisst, dass zB. die Formeln zum Blindwiderstand bei
>unterschiedlichen Kondensatormaterialien mit gewissen Faktoren
>verrechnet werden müssen, um dem Realverhalten zu entsprechen .

Diese gewissen Faktoren sind die parasitären Induktivitäten und ohmschen 
Widerstände. Und davon haben Elkos recht viel, womit die nicht mehr so 
gut bei höheren Frequenzen dastehen. Aber die sind billig bei rel. hoher 
Kapazität.

von René F. (therfd)


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Elektrolytkondensatoren haben 2 große Nachteile gegenüber anderen 
Kondensatorarten wie den Keramikkondensatoren, ihre parasitären 
Eigenschaften ESL und ESR sind stark ausgeprägt. Ein 
Elektrolytkondensator wirkt somit wie ein Filter und kann hochfrequente 
Spannungseinbrüche nicht glätten.

Bei Keramikkondensatoren ist dieser Effekt nicht so stark ausgeprägt, 
aber auch hier kann der ESL Probleme machen, hier haben dann kleinere 
Packages wie 0402 Vorteile. Ein weiterer Nachteil von 
Keramikkondensatoren, um genau zu sein MLCCs ist die extrem 
spannungsabhängige Kapazität, von Würth gibt es ein Beispiel welches 
zeigt das ein 10V MLCC bei 10V nur noch 60% seiner Nennkapazität 
besitzt.
https://www.we-online.de/katalog/media/o156379v410%20ANP062a_DE.pdf

Das parallelschalten eines Elektrolytkondensators mit einem 
Keramikkondensator kann daher durchaus sinnvoll sein.

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


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Dietrich H. schrieb:
> in der Praxis ja z.b. der grössere als
> Glättungs und der kleinere als HF-Blockkondensator bezeichnet

Das ist eher nicht so. Denn diese Bezeichnungen beschreiben die 
Funktion, die sich noch dazu überschneidet.

Daß man Elkos oft noch kleinere Kerkos parallel schaltet, ist darin 
begründet, daß Kondensatoren allgemein und Elkos im besonderen keine 
idealen Bauteile sind. Elkos haben oft eine signifikante 
Serien-Induktivität und Serien-Widerstand.

Das führt dann dazu, daß die Impedanzkurve eines Elkos über die Frequenz 
ein deutliches Minimum bei einigen 100kHz bis wenigen MHz hat (wie ein 
Serienschwingkreis eben). Oder anders gesagt: bei hohen Frequenzen 
verhält sich der Elko nicht mehr wie ein Kondensator, sondern eher wie 
eine Spule. Der parallelgeschaltete Kerko hat dieses Verhalten nicht 
(oder doch bei wesentlich höheren Frequenzen).

Dietrich H. schrieb:
> In dem beiliegenden
> Schaltbild ( Teil unserer Abschlussprüfung ) sollten wir die
> Resonanzfrequenz aus einem Hochpass aus Spule R22 und C6 berechnen.

Das ist kein Hochpaß, sondern ein Tiefpaß. Und eine Resonanzfrequenz hat 
der auch nicht, sondern eine Grenzfrequenz. Bzw, weil er als Filter 
hinter dem Stepup-Konverter mit dem MC34063 sitzt, interessiert nicht 
die Grenzfrequenz, sondern die Dämpfung bei der Arbeitsfrequenz des 
Schaltreglers.

> Auch
> hier ist ein Kondensator mit höherer Kapazität zu C6 parallel und
> räumlich daneben ohne nennenswerte Leitungswege eingebaut

Wenn es keine weiteren Angaben gibt, würde ich davon ausgehen, daß C5 
und C7 sehr gute Elkos (z.B. Tantal) sind, die im betrachteten 
Frequenzbereich als ideale Kondensatoren angesehen werden können.

von Dietrich H. (dietrichh)


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Ja, natürlich Tiefpass . Wenn C7 als Tantal bis zB. 50Khz ( 
Grenzfrequenz von  R22 und C6 ) einigermassen die Nennkapazität hätte, 
müsste man doch wieder die Werte von C6 und C7 addieren und käme auf 
5khz Grenzfrequenz  des LC Glied was bzgl Funktion Tiefpass zu der in 
der Schaltung eingestellten Zerhackerfrequenz von ca 10Khz ( bzw durch 
die Gleichrichtung verbleibt eine Restwelligkeit von 20Khz ) passen 
würde ?

: Bearbeitet durch User
von Forist (Gast)


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Dietrich H. schrieb:
> Hallo, Ich bin zwar fertig mit meiner Ausbildung zum Elektroniker, aber
> so einige Dinge wollen mir nicht einleuchten .

Den Eindruck habe ich auch.

Wird in der Ausbildung zum Elektroniker nicht vermittelt, dass es sich 
bei Schaltungen, die sich mit Frequenzgängen und Parallelschaltung von 
Kondensatoren befassen, nicht um Mikrocontroller und digitale Elektronik 
handelt, sondern um analoge Schaltungstechnik?

> IMG_5308.JPG

Dass ein Blatt Papier weiß ist, kann die Kamera nicht wissen. Die geht 
bei der Festlegung der Belichtungszeit/Verstärkung von einem mittleren 
Rückstrahlvermögen von 18 Prozent aus. Wenn das Motiv ein weißes Blatt 
Papier ist, ist man gut beraten, die Belichtung entsprechend um zwei 
Blendenstufen zu korrigieren.
Sonst sieht es auf dem Foto eben grau in grau aus.

von Wühlhase (Gast)


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René F. schrieb:
> von Würth gibt es ein Beispiel welches
> zeigt das ein 10V MLCC bei 10V nur noch 60% seiner Nennkapazität
> besitzt.
> https://www.we-online.de/katalog/media/o156379v410%20ANP062a_DE.pdf

Ach, das ist doch noch völlig moderat.

Bei Murata habe ich mir mal deren Kennlinien für einen MLCC angesehen: 
bei 50% der Nennspannung nur noch 25% der Nennkapazität.
Bei 100% Nennspannung waren es noch 10-15% der Nennkapazität.
https://www.murata.com/en-global/products/productdetail.aspx?partno=GRM31CR60J227ME11%23

Ein Kollege hatte neulich mal die Idee geäußert, daraus elektronisch 
verstimmbare Schwingkreise zu bauen, ähnlich wie man Kapazitätsdioden 
verwendet. Die Eigenschaft muß also nicht unbedingt schlecht sein.


@Dietrich:
Mache dir klar, das jedes - wirklich jedes - reale Bauteil ein 
Schwingkreis ist. In einem Frequenzbereich interessiert das nicht, in 
einem anderen Freqenzbereich kann man das Verhalten eindeutig so 
beobachten, und in einem anderen Frequenzbereich wirkt das Bauteil 
gegenteilig, also Kondensatoren verhalten sich induktiv, Induktivitäten 
kapazitiv, usw.

Desweiteren mache dir klar, was du mit Bypass- und Abblockkondensatoren 
erreichen willst: Du willst einen möglichst kurzen und impedanzarmen 
Pfad für die hochfrequenten Wechselströme schaffen in der Hoffnung, das 
diese möglichst wenige Störungen außerhalb dieses Pfades (oder gar 
außerhalb deiner Schaltung) verursachen.

Es gibt zu diesem Thema unzählige Diskussionen, unlängst wurde hier z.B. 
diskutiert ob man lieber viele verschiedene Kondensatoren mit 
verschiedenen Werten nimmt, oder nicht. Die solltest du dir mal 
durchlesen.

von Hennes (Gast)


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Hallo

Forist schrieb:
> Wird in der Ausbildung zum Elektroniker nicht vermittelt, dass es sich
> bei Schaltungen, die sich mit Frequenzgängen und Parallelschaltung von
> Kondensatoren befassen, nicht um Mikrocontroller und digitale Elektronik
> handelt, sondern um analoge Schaltungstechnik?

Wenn es sich um den Elektroniker handelt den ich vor nun mehr knapp 30 
Jahren erlernen durfte, also den Energieanlagenelektroniker bzw. 
verwandte Ausbildungen:
Nein tatsächlich nicht, oder nur sehr indirekt und mehr versteckt.
Das es z.B. OPs gibt wurde zwar in den Lehrbüchern behandelt - nicht 
sehr tief gehend aber immerhin wurden die Grundlagen und 
Grundschaltungen, waren aber nur wenig und kurz Thema des realen 
Unterrichts (und der 741 war auch damals schon veraltet...)oder gar 
Inhalt im Betrieb (dafür dort fortgeschrittenes fegen spätestens am 
Freitag...), Wechselspannung hörte, abgesehen von den absoluten 
Grundlagen (Wellenlänge-Frequenz) bei 50Hz(60Hz wurden mal erwähnt) auf.

"Elektroniker" mag für Außenstehende hochtragend klingen, aber soweit 
sich nichts Grundlegend geändert hat, und da sehe ich nichts bei 
"unseren" Azubis im E-Technik Bereich, hat so mancher motivierte und 
interessierte Hobbyist, Funkamateur usw. mehr Ahnung bzw. tiefer gehende 
in so manchen Gebieten bzw. hat den Kram nicht mehr oder weniger nach 
den Prüfungen direkt vergessen weil es leider (!) in der Praxis in dem 
die meisten "Elektroniker" arbeiten kaum vorkommt.
Der berechnet "nie" einen Passenden Kondensator, Filter, wählt keine 
diskrete Komponenten oder Halbleiterbauelemente aus, und es ist schon 
ein mittlere Wunder wenn überhaupt mal einzelne Bauteile überhaupt mal 
durch seine Hand erneuert,ausgetauscht und installiert werden - leider!

Wer so was und mehr regelmäßig in der Praxis machen will sollte (wenn es 
es kann - da ja immer noch vor selektiert wird und Noten, Abschlüsse und 
Prüfungen die heilige Kuh sind - siehe den Terz der zu Hochzeiten von 
Corona bei und in den Abschlussklassen stattgefunden hat und teilweise 
noch stattfindet...) direkt zumindest einen echten E-Techniker machen - 
vom Meister kann nur abgeraten werden (falls das überhaupt direkt geht) 
- deren reale Arbeit besteht eher in technikferne Planungen, 
Kindergärtner, Kopf hin halter usw. ab.

Hennes

von Sven S. (schrecklicher_sven)


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Dietrich H. schrieb:
> Zerhackerfrequenz von ca 10Khz ( bzw durch
> die Gleichrichtung verbleibt eine Restwelligkeit von 20Khz )

Die Diode R21 bewirkt ganz sicher keine Frequenzverdoppelung.

von Dietrich H. (dietrichh)


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Sven S. schrieb:
> Dietrich H. schrieb:
>> Zerhackerfrequenz von ca 10Khz ( bzw durch
>> die Gleichrichtung verbleibt eine Restwelligkeit von 20Khz )
>
> Die Diode R21 bewirkt ganz sicher keine Frequenzverdoppelung.

Der Wechelspannungszwischenkreis , der durch den Zerhacker generiert 
wird, wird mit R21 gleichgerichtet. Durch die Gleichrichtung einer 
Wechselspannung verdoppelt sich die Ausgangsfrequenz


Vielen Dank für das absolut weiterführende Feedback auf die 
ungeschickte Fragestellung.
Ja, ich werde mich sicher weiterbilden, ob das nebenbei Abends oder über 
einen Technikerlehrgang realisiert werden kann, wird sich zeigen

: Bearbeitet durch User
von Sven S. (schrecklicher_sven)


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Dietrich H. schrieb:
> Der Wechelspannungszwischenkreis , der durch den Zerhacker generiert
> wird, wird mit R21 gleichgerichtet. Durch die Gleichrichtung einer
> Wechselspannung verdoppelt sich die Ausgangsfrequenz

Hier gibt es keine Wechselspannung, sondern nur eine pulsierende 
Gleichspannung.
Und es gibt nur eine Diode, keinen Brückengleichrichter.

von Achim S. (Gast)


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Dietrich H. schrieb:
> Der Wechelspannungszwischenkreis , der durch den Zerhacker generiert
> wird, wird mit R21 gleichgerichtet. Durch die Gleichrichtung einer
> Wechselspannung verdoppelt sich die Ausgangsfrequenz

Nö, da verdoppelt sich nix.

Du verwechselst das vielleicht mit der Vollwellengleichrichtung einer 
Wechselspannung - das ist aber eine andere Situation als sie bei deinem 
DCDC vorliegt.

von Dietrich H. (dietrichh)


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"Wenn eine Spule mithilfe des Zerhacker induktiv "aufgeladen " und in 
den Pausen zwischen der Aktivität des Zerhacker die negative 
Sebstinduktionsspannung im Zwischenkreis vorhanden ist, dann ist das für 
mich eine Wechselspannung. Ob man mit Brückengleichrichter oder einem 
oder mehreren Dioden gleichrichtet, ändert nichts am Prinzip der 
Gleichrichtung."
Ich stelle das noch mal zurück,ich muss mich noch mal mit dem MC34063 
beschäftigen. Vielleicht wird die Selbstinduktionsspannung  mit einer 
internen Freilaufdiode eleminiert

: Bearbeitet durch User
von Christian S. (roehrenvorheizer)


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> Als ob diese ein voneinander unabhängiges Wechselspannungsverhalten hätten . 
>Oder z.B. oft empfohlene Bypasskondensatoren zu Elkos mit 1% des Wert des Elko >, 
um damit HF Störungen zu unterdrücken.

Sie haben in der Tat unterschiedliches und natürlich unabhängiges 
Wechselspannungsverhalten in der Realität, nicht aber auf dem Papier. 
Für hohe Frequenzen wirkt der kleine Kondensator immer noch als 
Kondensator, während dabei der Elko längst eine Induktivität darstellt. 
Willkommen in der magischen Welt der Elektronik.

MfG

von Sven S. (schrecklicher_sven)


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Christian S. schrieb:
> Für hohe Frequenzen wirkt der kleine Kondensator immer noch als
> Kondensator, während dabei der Elko längst eine Induktivität darstellt.

Drum kann der 100nF-C parallel zum Elko Schwingungen sogar verstärken.

von Achim S. (Gast)


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Dietrich H. schrieb:
> Ich stelle das noch mal zurück,ich muss mich noch mal mit dem MC34063
> beschäftigen. Vielleicht wird die Selbstinduktionsspannung  mit einer
> internen Freilaufdiode eleminiert

Gute Idee. Das hat nichts mit einer "internen Freilaufdiode" zu tun - 
das ist einfach das Prinzip deines Boost-Konverters. Schau im Datenblatt 
deines ICs

https://www.ti.com/lit/an/slva252b/slva252b.pdf

in Fig. 9 die prinzipiellen Zeitverläufe der Ströme/Spannungen bei 
deiner Schaltung an.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Sven S. schrieb:

> Drum kann der 100nF-C parallel zum Elko Schwingungen sogar verstärken.

Ja, sofern eine passende anregende Frequenz existiert.

mfG

von Dietrich H. (dietrichh)


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Bzgl den DC DC Wandlern haben mich hier einige zum Grübeln gebracht. Ich 
bleibe dabei, dass jeder echte DC DC ob Up ,Down oder Invert einen 
Wechselspannungszwischenkreis hat. Beim Boost und evt. auch Buck 
Konverter gibt es zunächst keine echte Wechelspannung in der Schaltung, 
sondern Mischspannung oder pulsierende Gleichspannung. Die Funktion ist 
aber defintiv in einer Nutzung  des Wechselspanungsanteil gegeben. Bei 
dem MC34063 wird die Wechselspannung ( -kein Sinus- )  mittels 
Einweggleichrichtung + Ladekondensator in eine nutzbare Gleichsspannung 
umgeformt . Ich kann mal Oszillogramme des Mc34063 im inverter Modus 
machen

: Bearbeitet durch User
von Achim S. (Gast)


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Dietrich H. schrieb:
> Die Funktion ist aber defintiv in einer Nutzung  des
> Wechselspanungsanteil gegeben.

natürlich beruht die Funktion auf dem Wechselanteil - ganz ohne 
Wechselanteil hätte man Gleichspannungen, und damit kann man keinen DCDC 
bauen.

Dietrich H. schrieb:
> Ich kann mal Oszillogramme des Mc34063 im inverter Modus machen, dann
> sieht man auch die Verdoppelung der Frequenz hinter der Gleichrichtung

warum wechselst du jetzt von boost zum Inverter? Na ja, egal: bei deiner 
Messung sollte man im Wesentlichen das sehen, was in fig 11 im 
Datenblatt gezeigt ist.

von Dietrich H. (dietrichh)


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> warum wechselst du jetzt von boost zum Inverter? Na ja, egal: bei deiner
> Messung sollte man im Wesentlichen das sehen, was in fig 11 im
> Datenblatt gezeigt ist.
Die abgebildete Schaltung mit dem MC34063 im Boost Modus kann ich nur 
theorethisch behandeln. Eine Schaltung mit dem 34063 im Inverter Modus 
habe ich hier. Die Grundfunktion ist gleich in beiden Moden
Bzgl der Verdoppelung der Frequenz hatte ich mich natürlich verhauen, 
bei  Brückengleichrichtung ist das der Fall, bei Einwegleichrichtung ist 
die Frequenz der Restwelligkeit wie die Ausgangsfrequenz

: Bearbeitet durch User
von Christian S. (roehrenvorheizer)


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>Ich bleibe dabei, dass jeder echte DC DC ob Up ,Down oder Invert einen
>Wechselspannungszwischenkreis hat. Beim Boost und evt. auch Buck
>Konverter gibt es zunächst keine echte Wechelspannung in der Schaltung,
>sondern Mischspannung oder pulsierende Gleichspannung.

siehe die Ausführungen von Sprut:

https://www.sprut.de/electronic/switch/schalt.html

mfG

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


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Dietrich H. schrieb:
> Bzgl den DC DC Wandlern haben mich hier einige zum Grübeln gebracht.
> Ich bleibe dabei, dass jeder echte DC DC ob Up ,Down oder Invert
> einen Wechselspannungszwischenkreis hat

Ich habe nicht gesehen, daß das jemand in Abrede gestellt hätte.

Widersprochen wurde immer nur deiner Behauptung, daß die Gleichrichtung 
eine Frequenzverdopplung zur Folge hätte. Und dieser Widerspruch ist 
vollkommen gerechtfertigt. Und zwar schon allein deswegen, weil es eine 
Einweggleichrichtung ist.

Die entsprechenden Wandler-Topologien sind Eintakt-Wandler. Und die 
erzeugen im Zwischenkreis eine pulsierende Gleichspannung, die man nicht 
mit einem Brückengleichrichter frequenz-verdoppeln kann (mangels eines 
"mittig" gelegenen Bezugspotentials).

Bei Gegentaktwandlern würde das hinkommen. Aber so einen hast du nicht.

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