Auswirkung von Temperatur und DC-Bias auf die Kapazität

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Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

TDK Electronics Europe GmbH

Beurteilung der Kondensator-Parameter

Als Reaktion auf die Nachfrage nach immer kleineren elektronischen Produkten haben Kondensatorhersteller wie TDK Electronics die dielektrischen X5R- und X7R-Materialien weiterentwickelt, sodass sie eine größere Kapazität bei einem kleineren Volumen als andere weit verbreitete Materialien bieten. Demnach sollten Materialien mit hohem Kapazität-zu-Volumen-Verhältnis (CV) auf Kapazitätsschwankungen bei Temperatur- und DC-Bias-Änderung hin beurteilt werden.

Mit diesem Wissen können die Entwickler dann den geeignetsten Ansatz für einen Kompromiss zwischen den Beschränkungen wie Platzbedarf der Komponente, Höhe und Kosten bestimmen. Nach Berechnung der erforderlichen Mindestkapazität für eine bestimmte Schaltung können Beschränkungen bei der Platinengröße oder Gehäusehöhe die Entwickler zwingen, das Bauelement mit dem kleinstmöglichen Platzbedarf oder der kleinstmöglichen Höhe auszuwählen. Dies würde wiederum die Auswahl eines X5R- oder X7R-Bauelements mit einem relativ hohen Nennwert bedingen, um die erforderliche Mindestkapazität im ungünstigsten Fall sicherzustellen. Ist dagegen ein ausreichender Platz oder eine ausreichende Montagehöhe auf der Leiterplatte vorhanden, könnte ein physisch größeres Bauelement mit einem niedrigeren Nennwert spezifiziert werden.

Unterstützung bei der Bauteilauswahl

In der Vergangenheit mussten die Datenblätter der Hersteller einzeln analysiert werden, um die geeigneten Komponenten zu identifizieren, die die Mindestanforderungen an die Kapazität bei ungünstigsten Betriebsbedingungen erfüllen. Online-Tools vereinfachen jetzt diesen Prozess und ermöglichen es den Entwicklern, mehrere Kondensatoren mit verschiedener Nennkapazität, Gehäusegröße und Nennspannung miteinander zu vergleichen.

Der „TDK Components Characteristic Viewer“ (CCV) ist ein Beispiel für ein Tool, bei dem die Anwender mehrere Komponenten aus einer Liste von verfügbaren Bauelementen auswählen und sie dann auf dem Bildschirm vergleichen können. Dieses Tool steht unter dem angegebenen Link zur Verfügung. Hier lassen sich die verfügbaren Kondensatoren in Standard-EIA-Gehäusegrößen aus einer Strukturansicht auswählen, sodass der Anwender mehrere Bauelemente, die sich eignen könnten, durch Anklicken für einen Vergleich heranziehen kann. So machen die in vergrößerbaren Diagrammen dargestellten DC-Bias- und Temperatureigenschaften eine Überprüfung der Stabilität oder der Mindestkapazität bei den angenommenen ungünstigsten Betriebsbedingungen auf einen Blick möglich.

Entwickler können auch das Simulationswerkzeug „SElection Assistance for TDK components“ (SEAT) zur Unterstützung bei der Auswahl von TDK-Komponenten einsetzen. Es kann auf der Seite mit den Entwicklungs-Tools (s. Linkliste) heruntergeladen werden. Mit SEAT können die Entwickler die DC-Bias- und Temperatureigenschaften von Kondensatoren unter ausgewählten Bedingungen simulieren.

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