Keramik-Kondensatoren – Bei Hochspannung von Vorteil

Mehrlagige Keramik-Kondensatoren für hohe Spannungen ersetzen in vielen Anwendungen die bisher üblichen Aluminium-Elkos und Schichtkondensatoren und glänzen dort mit guten Leistungswerten wie geringer Impedanz und hoher Temperaturfestigkeit.

Mehrlagige Keramik-Kondensatoren für hohe Spannungen ersetzen in vielen Anwendungen die bisher üblichen Aluminium-Elkos und Schichtkondensatoren und glänzen dort mit guten Leistungswerten wie geringer Impedanz und hoher Temperaturfestigkeit.

Kondensatoren für mittlere bis hohe Spannungen werden in großem Umfang in so genannten Snubber- oder Filterschaltungen – z.B. in Schaltnetzteilen für audiovisuelle Systeme – oder Büro-Equipment (z.B. Computer, Modems, Faxgeräte) sowie in Lampen-Vorschaltgeräten eingesetzt.

Was genau als mittlere oder hohe Spannung bezeichnet wird, ist von Hersteller zu Hersteller verschieden. Die Autoren rechnen jedoch Kondensatoren für 250 V oder mehr zu den Mittelspannungs-Kondensatoren, während sie solche für 2 kV oder mehr in die Kategorie der Hochspannungs-Kondensatoren einteilen. Andernorts dagegen werden bereits Kondensatoren ab 100 V zu den Mittelspannungs-Typen gerechnet.

Von einigen Design-Änderungen abgesehen, bieten Hochspannungs-Kondensatoren dieselben Vorteile wie andere MLCCs (Multi-Layer Ceramic Capacitors). Zu diesen Vorteilen gehören die hohe Kapazität pro Volumeneinheit, die extrem niedrigen Impedanz- und ESR-Werte (effektiver Serienwiderstand), die hohe Temperaturfestigkeit und die gute Zuverlässigkeit. Positiv zu vermerken sind darüber hinaus die Wahlmöglichkeit unter verschiedenen Temperatur-Charakteristika (X7R, C0G und U2J), die fehlende Polarisierung, die Wahlmöglichkeit zwischen Chip-Ausführungen und bedrahteten Bauformen (wobei Chips die größte Verbreitung haben) und das günstige Preis-Leistungs-Verhältnis.

Obgleich Keramik-Kondensatoren ein breites Spektrum abdecken, beschränken sich die folgenden Ausführungen auf Kondensatoren für mittlere bis hohe Spannungen. Auch die Verwendung als Ersatz für Tantal-Elkos bleibt unberücksichtigt (MLCCs ersetzen Tantal-Elkos in der Regel bei Kapazitäten bis 220 µF und Spannungen unter 25 V).

Optionen im Bereich der Hochspannungs-Kondensatoren

Parameter

Keramik-kondensatoren

Schicht-kondensatoren

Al-Elko

Verfügbarer Kapazitätsbereich bei 250V

10pF bis 1µF

10pF bis 47µF

10µF bis 1000µF

Verfügbar für Spannungen bis

50kV

30kV

630V

Polarisiert

nein

nein

ja

Effektive Serieninduktivität (ESL)

gering

hoch

sehr hoch

Effektiver Serienwiderstand (ESR)

sehr gering

mittel

hoch

Abmessungen (Volumen)

gering

groß

mittel

Abhängigkeit der Kapazität von der DC-Vorspannung

wechselnd

stabil

stabil

Frequenzabhängigkeit der Kapazität

stabil

stabil

instabil

Preis (hohe Spannung, hohe Kapazität)

hoch

mittel

gering

Temperaturstabilität

sehr gut

befriedigend

befriedigend

Tabelle 1. Vergleich zwischen Keramik- und anderen Kondensatortypen