Kondensatoren Elektrolytkondensatoren – gekommen, um zu bleiben.

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Obwohl es signifikante Fortschritte bei gewissermaßen „konkurrierenden“ Kondensatortechnologien wie Hybridtypen gegeben hat, können Elektrolytkondensatoren für viele Anwendungen nach wie vor die Lösung der Wahl sein. Deutliche Fortschritte in Sachen Leistung und Lebensdauer in Verbindung mit niedrigen Kosten bedeuten, dass Elektrolytkondensatoren oft die bevorzugte Wahl von Produktdesignern sind. Aber die Bezugsquellen werden mitunter knapp, da einige Hersteller End-of-Life-Ankündigungen für bestimmte Teilenummern herausgeben, insbesondere für bedrahtete Typen.

Aluminium-Elektrolytkondensatoren können in einem bestimmten Volumen signifikant mehr Kapazität liefern als Keramikkondensatoren. Daher können sie mit hoher Kapazität relativ kompakt ausfallen – in vielen Fällen ist das natürlich ein bedeutender Vorteil. Elektrolytkondensatoren werden häufig verwendet, um Spannungsschwankungen zu reduzieren, zum Beispiel beim Glätten von gleichgerichtetem Wechselstrom, beim Rauschfiltern und in Audiofrequenzverstärkern.

In den letzten zehn Jahren haben jedoch Polymer- und Hybridpolymer-Kondensatoren Marktanteile gewonnen, nicht zuletzt aufgrund bestimmter spezifischer Vorzüge im Vergleich mit herkömmlichen Elektrolytkondensatoren. Zu nennen wären hier eine längere Lebensdauer, eine höhere maximale Betriebstemperatur, die bessere Stabilität, ein niedrigerer äquivalenter Serienwiderstand (ESR) und ein sichererer Ausfallmodus.

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Aber: Viele Entwickler bevorzugen jedoch immer noch einfache Elektrolytkondensatoren. Das mag zu einem großen Teil sicherlich daran liegen, dass sie sehr kostengünstig sind, insbesondere wenn der Platz nicht übermäßig knapp ist. Auch können viele Anwendungen – zum Beispiel in der Stromversorgung – weiterhin bedenkenlos bedrahtete Versionen verwenden und so Kosten sparen.

Obwohl die Oberflächenmontagetechnologie (SMT) allgegenwärtig erscheint, enthält die Leiterplatte oft magnetische Bauteile, die für die mechanische Stabilität bedrahtete Typen für die Durchsteckmontage (Through-Hole Technology, THT) erforderlich machen, besonders in Stromversorgungen. Das bedeutet, dass die Platine sowohl mit SMT- als auch mit THT-Teilen bestückt sein kann. Somit kann die Wahl zwischen einem bedrahteten oder oberflächenmontierten Kondensator auf den Komponentenpreis reduziert werden (unter der Annahme äquivalenter Leistungsmerkmale natürlich!).

End-of-Life?

Allem technologischen Fortschritt zum Trotz, gibt es also immer noch Argumente für den „guten alten“ Elektrolytkondensator – sogar für die ältere bedrahtete Version. Es kursieren allerdings Bedenken: Einige Hersteller geben EOL-Benachrichtigungen für bedrahtete Elektrolytkondensatoren in bestimmten Gehäusegrößen heraus. Eine Ausnahme davon ist Panasonic Industry – dort betrachtet man Elektrolytkondensatoren als Kerntechnologie und investiert weiterhin in Forschung und Entwicklung sowie in neue Fertigungskapazitäten. Speziell für bedrahtete Durchsteck-Komponenten (THT/PTH) hat sich Panasonic dazu verpflichtet, seinen Kunden auch künftig alle Gehäusegrößen und Kapazitätswerte zur Verfügung zu stellen.

Die Serien FR und FS sind zwei Beispiele für bedrahtete Elektrolytkondensatoren von Panasonic, die hervorragende Leistungen bieten. Die EEU-FR-Serie radial geführter Aluminium-Elektrolytkondensatoren ist für Spannungen von 6,3 bis 100 V_DC ausgelegt, bietet Kapazitätswerte von 4,7 bis 8.200 µF in Gehäusegrößen von Ø5 mm x 11 mm bis Ø16 mm x 25 mm und hat eine Lebensdauer von 10.000 Stunden bei erhöhter Betriebstemperatur von bis zu 105 ˚C, niedrigem ESR und hoher Ripple-Current-Fähigkeit. Die EEU-FS-Komponenten sind für Spannungen von 6,3 bis 100 V_DC ausgelegt und liefern Kapazitätswerte von 27 bis 10.000 µF, wodurch eine höhere Kapazität im gleichen Gehäuse und potenziell eine geringere Anzahl von benötigten Kondensatoren möglich ist.

Neue SMT-Entwicklungen: lange Lebensdauer, hohe Temperatur, niedriger ESR

Obwohl es, wie bereits erwähnt, immer noch eine starke Nachfrage nach bedrahteten Elektrolytkondensatoren gibt, verwenden die meisten neuen Designs Oberflächenmontagetechnologie (SMT), die sich kompakter ausnimmt und sich einfacher mit automatisierten Produktionsgeräten realisieren lässt. Daher liegt der Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkt auf SMT-Teile ab, und Panasonic Industry nimmt in dieser Hinsicht eine marktführende Position ein.

Wichtiger Trend: Die erhöhte Lebensdauer. Die weltweit wachsende Bewegung hin zur Nachhaltigkeit hat Panasonic mit dem „Green Impact“ aufgegriffen. Im Detail hat sich Panasonic dazu verpflichtet, bis 2030 in allen ihren operativen Unternehmen eine Netto-CO₂-Neutralität zu erreichen. Für das Jahr 2050 hat das Unternehmen seine Ziele für Beiträge zur gesellschaftsweiten Reduzierung von CO₂-Emissionen durch den Wechsel der Kunden zu energieeffizienten Produkten und die Bereitstellung energieeffizienter Lösungen und grüner Energietechnologien für B2B/B2G-Kunden geteilt. Natürlich müssen Komponenten mit längerer Lebensdauer weniger oft ersetzt werden – und tragen daher zu einem nachhaltigen Betrieb bei.

Bei genauerer Betrachtung von Anwendungen stellen wir fest, dass viele Innen- und Außenanwendungen wie Fernmessung und kleine Mobilfunkbasisstationen Komponenten mit verlängerter Lebensdauer erfordern, nicht nur um die Notwendigkeit häufiger Ersatzteile zu reduzieren, sondern auch, weil Installationen möglicherweise schwer zugänglich sind und Ausfallzeiten oft teuer sind.

Panasonics FH-Serie bietet ein gutes Beispiel und liefert die längste Lebensdauer für SMT-Elektrolytkondensatoren ihrer Art. Die Bauteile sind für Spannungen von 6,3 bis 100 V erhältlich, bieten Kapazitätswerte von 10 bis 680 µF in Gehäusegrößen von Ø6 mm x 7,7 mm bis Ø10 mm x 10 mm. Sie haben eine Lebensdauer von 10.000 Stunden bei 105 °C, das sind mehr als 3.000 Stunden (>40 Prozent) länger als bei den meisten Mitbewerbern. Hersteller, die die Lebensdauer erreichen können, bieten nicht die gleiche Kapazität - als Beispiel liefert Panasonic 390 µF, während der Mitbewerber nur 220 µF bietet – oder Temperaturbewertung. Im Einklang mit Panasonics gesamter Palette von Elektrolytkondensatoren minimieren FH-Serien-Komponenten auch den ESR und bieten hohe Ripple-Current-Bewertungen. Für das ultimative in niedrigem ESR, SMT-Elektrolytkondensatoren bieten Panasonics FT-Serien-Produkte Werte bis zu 60 mΩ.

Gekommen, um zu bleibent

Dank signifikanter und fortlaufender Investitionen hat Panasonic Industry seine Produktionskapazität für Elektrolytkondensatoren um zehn Prozent erhöht und die Lieferzeiten verkürzt. Das Unternehmen verbessert kontinuierlich die Leistung seiner Produkte, insbesondere in Bezug auf Lebensdauer, Kapazität/Größe, Temperaturbewertung und ESR. Und während einige Wettbewerber das Feld verlassen - insbesondere im Bereich bedrahteter Teile – hat sich Panasonic Industry dazu verpflichtet, mit einer breiten Verfügbarkeit von führenden Leistungsprodukten auf dem Markt zu bleiben. (tk)

* Shahrokh Kananizadeh ist Senior Product Manager Capacitor bei Panasonic Industry Europe.

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