Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Größe eines empfohlenen Kondensators


von Lars (Gast)


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Im Datenblatt des Schaltreglers TPS62142 wird bspw. für den 
Eingangskondensator der Wert 10uF und die Größe 1210 empfohlen.

Gibt es einen Grund, wieso es solch ein Riese sein soll? Verhält sich 
ein 1210-Kodensator anders als ein 0603-Kondensator (bei gleichen Werten 
für Material, Kapazität und Spannung)?

von hinz (Gast)


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Spannungsfestigkeit?

von Lars (Gast)


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hinz schrieb:
> Spannungsfestigkeit?

Verstehe ich nicht ...

6,3V bei 1210 sind 6,3V bei 0603 bei tatsächlich 3,3V Spannung, oder?

von Pandur S. (jetztnicht)


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Dir ist aber schon klar, dass ein 10uF Y5K bei Nennspannung nur noch 2uF 
hat, waehrend ein 10uF X7R noch ein Stueck besser da steht ?

von Fpgakuechle K. (Gast)


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Lars schrieb:
> hinz schrieb:
>> Spannungsfestigkeit?
>
> Verstehe ich nicht ...
>
> 6,3V bei 1210 sind 6,3V bei 0603 bei tatsächlich 3,3V Spannung, oder?

Im Datenblatt steht aber nicht 6.3V für den C, sondern 25V.  Gibt es 25V 
bei dieser Kapazizäz auch kleiner als 1210 .

von Bernd G. (Gast)


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>  Gibt es 25V bei dieser Kapazizäz auch kleiner als 1210 .
Nimm einen Samsung X7R, 10 µF, 50 V in 1206. Das ist genau mein Ersatz 
für den kaum noch verfügbaren 1210er.

von Lars (Gast)


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Fpgakuechle K. schrieb:
>> 6,3V bei 1210 sind 6,3V bei 0603 bei tatsächlich 3,3V Spannung, oder?
>
> Im Datenblatt steht aber nicht 6.3V für den C, sondern 25V.  Gibt es 25V
> bei dieser Kapazizäz auch kleiner als 1210 .

Ja, gibt es, z.B. den TMK107BBJ106MA-T von Taiyo Yuden oder den 
GRT188R61E106ME13D von Murata Electronics.

Pandur S. schrieb:
> Dir ist aber schon klar, dass ein 10uF Y5K bei Nennspannung nur noch 2uF
> hat, waehrend ein 10uF X7R noch ein Stueck besser da steht ?

Ich kenne diese Bezeichnung, weiß aber nicht um ihre Bedeutung. 
Wikipedia meint,  dass der Code sich auf den Temperatur-Bereich 
bezieht?!

Im Datenblatt des Taiyo Yuden habe ich aber auch kein Diagramm gefunden, 
die auf eine Abhängigkeit zwischen V und C hinweist (was nicht heißen 
soll, dass es sie gibt).

von hinz (Gast)


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Vergleiche die Einzeldatenblätter bei Taiyo Yuden, dort findest du auch 
diverse Diagramme. Der Unterschied wird in der Resonanzfrequenz und dem 
zulässigen Ripplestrom liegen.

P.S.: das Posting von 15:12 stammt nicht von mir.

von Lars (Gast)


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Bernd G. schrieb:
>>  Gibt es 25V bei dieser Kapazizäz auch kleiner als 1210 .
> Nimm einen Samsung X7R, 10 µF, 50 V in 1206. Das ist genau mein Ersatz
> für den kaum noch verfügbaren 1210er.

Warum nicht 25V, aber 0805 oder 0603?

von Lars (Gast)


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Lars schrieb:
> Bernd G. schrieb:
>>>  Gibt es 25V bei dieser Kapazizäz auch kleiner als 1210 .
>> Nimm einen Samsung X7R, 10 µF, 50 V in 1206. Das ist genau mein Ersatz
>> für den kaum noch verfügbaren 1210er.
>
> Warum nicht 25V, aber 0805 oder 0603?

Ach so, ein Grund dürfte vielleicht der Preis sein. Aber gibt es sonst 
noch was?

von Lars (Gast)


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hinz schrieb:
> Vergleiche die Einzeldatenblätter bei Taiyo Yuden, dort findest du auch
> diverse Diagramme. Der Unterschied wird in der Resonanzfrequenz und dem
> zulässigen Ripplestrom liegen.

Ich kann Dir leider nicht folgen. Von welchem Diagramm sprichst Du? (Ich 
habe die Seite mal angehängt.) Nicht, dass ich Dir nicht glaube, ich 
will es nur verstehen.

Außerdem sind links oben zwei Größen (1608, 0603) angegeben. Sollen die 
Diagramme für beide gelten?

von Bernd G. (Gast)


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> > Warum nicht 25V, aber 0805 oder 0603
Spannung: je größer die Nennspannung, desto geringer die 
Kapaizitätsminderung bei der Betriebsspannung
> Warum nicht 25V, aber 0805 oder 0603
Sie dir das DB bezüglich Kapazitätsderating an und entscheide, ob du mit 
einen 0603 in Z5U leben willst.
Ich habe jetzt nicht alle gängigen Typen im Kopf. Sieh nach, ob es einen 
10 µF in X7R mit 25 V im 0805 gibt.

von Lars (Gast)


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Lars schrieb:
> Im Datenblatt des Taiyo Yuden habe ich aber auch kein Diagramm gefunden,
> die auf eine Abhängigkeit zwischen V und C hinweist (was nicht heißen
> soll, dass es sie gibt).

... dass es sie NICHT gibt ...

von hinz (Gast)


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Lars schrieb:
> hinz schrieb:
>> Vergleiche die Einzeldatenblätter bei Taiyo Yuden, dort findest du auch
>> diverse Diagramme. Der Unterschied wird in der Resonanzfrequenz und dem
>> zulässigen Ripplestrom liegen.
>
> Ich kann Dir leider nicht folgen. Von welchem Diagramm sprichst Du? (Ich
> habe die Seite mal angehängt.) Nicht, dass ich Dir nicht glaube, ich
> will es nur verstehen.

Rechts-Mitte und Rechts-Unten.


> Außerdem sind links oben zwei Größen (1608, 0603) angegeben. Sollen die
> Diagramme für beide gelten?

Metrisch vs Imperial.

von Lars (Gast)


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Bernd G. schrieb:
> Sie dir das DB bezüglich Kapazitätsderating an und entscheide, ob du mit
> einen 0603 in Z5U leben willst.
> Ich habe jetzt nicht alle gängigen Typen im Kopf. Sieh nach, ob es einen
> 10 µF in X7R mit 25 V im 0805 gibt.

Jein, der kleinste X7R hat die Größe 0805, gibt es aber nur von 2 Firmen 
und ist nicht lieferbar.

Eine Frage habe ich aber noch: Wieso nimmt hier jeder automatisch X7R? 
Im Datenblatt des TPS62142 gibt es zur Klasse keine Angaben (höchstens 
indirekt über die Größe). Einfach weil die Genauigkeit am höchsten ist?

von Lars (Gast)


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Nur nochmal zur Kontrolle, ob ich das richtig verstanden habe.

Laut dem angehängten Diagramm für den X5R-0603-Kondensator sinkt die 
Kapazität von 10uF bei einer Nennspannung von 5V ... auf die Hälfte?

Das wäre ja krass.

von hinz (Gast)


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Lars schrieb:
> Das wäre ja krass.

Das ist so, aber hängt sehr vom Material ab.

von Wolfgang (Gast)


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Lars schrieb:
> Lars schrieb:
>> Im Datenblatt des Taiyo Yuden habe ich aber auch kein Diagramm gefunden,
>> die auf eine Abhängigkeit zwischen V und C hinweist (was nicht heißen
>> soll, dass es sie gibt).
>
> ... dass es sie NICHT gibt ...

Guckst du das von dir zitierte Datenblatt im Diagramm "DC Bias Char."

Lars schrieb:
> taiyo.png

von Wolfgang (Gast)


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Lars schrieb:
> Laut dem angehängten Diagramm für den X5R-0603-Kondensator sinkt die
> Kapazität von 10uF bei einer Nennspannung von 5V ... auf die Hälfte?

Was meinst du mit Nennspannung?

Der Kondensator hat bei 5V noch 50% seiner Nennkapazität, bei 10V noch 
22% und bei sein maximalen Betriebsspannung von 25V vielleich noch 7%.

von wez (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Was meinst du mit Nennspannung?

Jedenfalls das falsche.

https://de.wikipedia.org/wiki/Nennspannung

https://de.wikipedia.org/wiki/Nennstrom

https://de.wikipedia.org/wiki/Nennleistung


Nebenbei:

Welchen MLCC-Typ man am besten wählt, ist auch eine Frage
des genauen Einsatzzwecks. Z.B. ein DCDC mit weitem V_in
Bereich könnte je nach genauer Speisung eingangs vielleicht
stark davon profieren, wenn sich seine C_in bei geringer
V_in vervielfacht (was durch (dann evtl. parallele) MLCCs
mit stark ausgeprägter Abhängigkeit ihrer C vom DC-Bias
erreichbar wäre). Bei diesen Typen ist bei geringem Bias
die C entspr. höher - darin deswg. mehr Energie enthalten.
Was logischerweise auch als Vorteil genutzt werden kann.

von Lars (Gast)


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Ich bin immer noch auf der Suche nach einem Schaltregler (viele sind 
aktuell nur homöopathisch verfügbar, liegt das am globalen Chipmangel?). 
Aktuell erwäge ich den MIC23150-SYMT von Microchip.

Lustigerweise empfiehlt das Datenblatt zwei "4.7μF Ceramic Capacitor, 
6.3V, X5R, Size 0603"-Kondensatoren. Also nicht X7R, und nur 6.3V bei 
einer Spannung von 5V. Bisher dachte ich, wegen Alterung nimmt man eine 
Nennspannung(!), die beim Doppelten der Eingangsspannung liegen sollte?

Dummerweise ist genau dieser Kondensator obsolet. Also einen 
Wert-gleichen Kondensator verwenden, oder lieber einen "besseren"?

von Lars (Gast)


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Lars schrieb:
> Lustigerweise empfiehlt das Datenblatt zwei "4.7μF Ceramic Capacitor,
> 6.3V, X5R, Size 0603"-Kondensatoren. Also nicht X7R, und nur 6.3V bei
> einer Spannung von 5V.

Die Datenblätter anderer Regulatoren (z.B. ADP2119ACPZ-3.3-R7) machen 
das genauso -- wird also wohl stimmen.

von wez (Gast)


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https://www.mouser.de/datasheet/2/268/mic23150-1082675.pdf

Lars schrieb:
> Ich bin immer noch auf der Suche nach einem Schaltregler

Für welche Ein- und Ausgangsspannung und welchen
maximalen Laststrom? (Auch der minimal mögliche
Laststrom ist relevant, und auch genaue Lastart
bzw. deren "Profil" sind nicht ganz unwichtig.)

Dann wüßten einige hier vielleicht nicht nur den
optimalen Switcher, sondern könnten auch zu den
nötigen Parametern von C_in / C_out und L (ob bei
dem von Dir genannten oder einem anderen IC) mehr
als nur ganz allgemeine Dinge sagen.

von Lars (Gast)


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wez schrieb:
> Für welche Ein- und Ausgangsspannung und welchen
> maximalen Laststrom? (Auch der minimal mögliche
> Laststrom ist relevant, und auch genaue Lastart
> bzw. deren "Profil" sind nicht ganz unwichtig.)

Eingangsspannung 5V (noch besser wäre 5V und 8V), Ausgangsspannung 3.3V, 
Strom bis zu 2A. IC sollte "beinlos" sein und max. 4x4 mm².

Da gibt es schon einige ICs, aber viele sind eben sehr schlecht 
lieferbar, d.h. bei max. 1 bis 2 Händler (etwa der TPS62142).

Favoriten sind:
- Maxim MAXM17633 (5V+8V)
- Microchip MIC23150-SYMT (5V)

von Lars (Gast)


Angehängte Dateien:

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Was mich am MIC23150-SYMT etwas stutzig macht ist das angehängte 
Diagramm. Laut Spezifikation ist das auch ein 2A-Regler, aber dem 
Diagramm nach kann er bis über 3A liefern (bei 5V).

Sind die 3A nur Spitzen?

von Klaus R. (klara)


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Lars schrieb:
> Verhält sich
> ein 1210-Kodensator anders als ein 0603-Kondensator (bei gleichen Werten
> für Material, Kapazität und Spannung)?

Manche Hersteller bieten auch Spice Modelle für die Simulation, z.B. mit 
LTspice an.
Würth, Kemet, Merata, TDK, ...
Ebenso Diagramme zu einigen Parametern. Einige Parameter hängen eben 
auch von der Größe ab, wie die Eigenresonanz. Ein Kondensator ist eben 
nicht nur Kondensator, sondern er wird bei hohen Frequenzen auch 
induktiv.

Die spannungsabhänige Kapazität kann auch schon mal ein Vorteil sein. 
Wenn bei einer Anlaufschaltung anfangs ein sanfterer Anlauf gewünscht 
wird, so kommt der Effekt einem entgegen.
mfg Klaus

von APW (Gast)


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Eventuell kann man als Kondensator auch einen Alu-Polymer/POSCAP/OSCON 
nehmen (z.B. 10V/22u oder 47u).

von wez (Gast)


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Lars schrieb:
> Was mich am MIC23150-SYMT etwas stutzig macht ist das angehängte
> Diagramm. Laut Spezifikation ist das auch ein 2A-Regler, aber dem
> Diagramm nach kann er bis über 3A liefern (bei 5V).
>
> Sind die 3A nur Spitzen?

Schlimmer, das ist sogar nur das Stromlimit des Schalters.
Hat absolut nichts damit zu tun, was das IC an eine Last
liefern kann - auch nicht "kurzzeitig", denn das meiste
so bezeichnete ist aus Sicht eines MHz Switchers "lang".
"Current Limit" ist eine Sicherheitseinrichtung.

Schwieriger wird es bei "Maximum ... blabla" Angaben in
Datenblättern - das kann je nach genauem Kontext nutzbar
oder (meistens leider) genausowenig brauchbar sein.

Ich mache es mir einfach: Laut Wirkungsgradkurve benutze
ich so einen "2A" Regler eher nur für bis zu 1000mA oder
vielleicht noch 1200mA. Natürlich könnte man weiter an
die Grenze gehen, ich persönlich würde das nicht. Weil
meiner Meinung nach ein synchroner Buck >= 80% effizient
sein sollte bei Vollast - darunter geht auch mit Diode,
separater meine ich natürlich, wobei auch der Großteil
der Verluste bei Übersetzung > 2:1 in dieser landet -
beim monolithisch integrierten Synchronwandler jedoch
muß das IC selbst alles aushalten/loswerden können.
Und ich mag keine "heißen" Halbleiter (genausowenig
wie die das selbst mögen, weil sie in Lebensgefahr
schweben, wenn sie eh schon heiß sind, reicht ja ein
ganz winziger "Schubs", und...)

Lars schrieb:
> Eingangsspannung 5V (noch besser wäre 5V und 8V), Ausgangsspannung 3.3V,
> Strom bis zu 2A. IC sollte "beinlos" sein und max. 4x4 mm².
>
> Da gibt es schon einige ICs, aber viele sind eben sehr schlecht
> lieferbar

Wird ganz so klein bestimmt schwierigst(!). Persönlich
könnte ich leider kein IC empfehlen. Wobei sind evtl.
Abstriche möglich? Größer, doch nur 5V, doch nur < 2A?

Das würde wenigstens die Chancen steigern. Insgesamt
wird das, wie gesagt, meiner Meinung nach schwierig...
sogar schon, wenn man den "bis zu 8VDCin" Wunsch ganz
und gar aus dem Spiel nimmt. Wenn nicht erst recht.

Und:

Leider hast Du zwar die relevante Passage zitiert,
bist aber nicht wirklich darauf eingegangen, was die
Last nun ist. Sonst ließen sich vielleicht die von Dir
genannten "max. 2A" (hoffentlich) "verringern" oder,
wenn es "die Lasten" wären, auf zwei Konverter legen
("stumpf parallelschalten" ist Mist - aber eine Last,
die z.B. aus zwei Teilen bestünde, welche jew. nur 1A
maximal ziehen wollen würden, wäre ja "prädestiniert"
dazu, auch von 2 Wandlern versorgt werden zu können)
oder was auch immer, ich kann ja schlecht alle mögl.
Ansatzmöglichkeiten aufzählen die je nach Lage drin
sein könnten bzw. habe ich wenig Bock dazu. Beschreib
doch einfach mal Deine Last(en) - was hindert Dich?

von Name: (Gast)


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hinz schrieb:
> Lars schrieb:
>> Das wäre ja krass.
>
> Das ist so, aber hängt sehr vom Material ab.

Willkommen in der "wunderbaren" Welt der Keramikkondensatoren.
Es ist keine Schande das nicht zu wissen, viele Hersteller von 
Schaltreglern wissen das offensichtlich auch nicht.
Die hersteller haben sich auch kein Bein ausgerissen, dass zu 
kommunizieren...

Lösungsmöglichkeiten:
- Variante A: Datenblätter wälzen, DC-Bias-Charakteristik vergleichen
- Variante B: Tantal oder Aluminium-Polymer
Variante B wäre ein heißer Kandidat wenn es klein sein muss. Bitte 
aufpassen mit ESR und Rippelstrom.

von wez (Gast)


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Name: schrieb:
> viele Hersteller von
> Schaltreglern wissen das offensichtlich auch nicht.

Mein Eindruck ist eher, daß sie, genau wie die
Hersteller von MLCCs (oder sonstigem, wo das ein
positives Merkmal darstellt) um jeden Preis ihre
Werbung auf "das geht ja soooo klein" aufbauen.

Und was nicht stark genug für das Ziel spricht
(von dagegen mal gar nicht zu reden) wird eben
tunlichst verschwiegen, so weit nur irgendwie
möglich.

Da sind sich die Hersteller vieler Bauteilarten
wohl einig. Was beim MLCC die C-Reduktion unter
DC-Bias, ist beim monolith. Schaltwandler der
nicht wirklich ernst zu nehmende Wert für den
max. Ausgangsstrom. Sowie beim diskreten Mosfet
der max. erlaubte Dauerstrom (bei 25°C T_j !!!
wobei unrealistisch bzw. unmöglich machbar ist,
das Die auf dieser Temperatur zu halten, wenn
dieser, oder auch nur ein weit geringerer, Strom
durch den Kanal fließt). Und so weiter - diese
Liste ist ja endlos fortsetzbar.

Gegen diese "Wände" läuft fast jeder Einsteiger,
außer er recherchiert erst alles vollständig.
Aber wer macht(e) beim/bei den ersten Projekt/en
nicht mehr Fehler, als dann später ... ? :-)

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