FAE-Design-Tipp powered by Digi-Key Was ist dielektrische Absorption und welche Rolle spielt sie?

Tipps des Digi-Key Application Engineering.
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Die dielektrische Absorption oder auch der Nachladeeffekt bezieht sich auf die Speicherung von Energie im Dielektrikum eines Kondensators, wobei die Energie absorbiert und noch länger abgegeben wird, als anhand der Nennkapazität und des äquivalenten Reihenwiderstands prognostiziert.

Die dielektrische Absorption oder auch der Nachladeeffekt bezieht sich auf die Speicherung von Energie im Dielektrikum eines Kondensators, wobei die Energie absorbiert und noch länger abgegeben wird, als anhand der Nennkapazität und des äquivalenten Reihenwiderstands prognostiziert. Im Modell mit konzentrierten Elementen kann sie mit Hilfe einer Reihenschaltung aus einem Widerstand und einem Kondensator (oder Gruppen dieser) parallel zur Nennkapazität einer Komponente dargestellt werden. In der Praxis heißt das, dass sich ein Kondensator, der für eine gewisse Zeit auf einem DC-Potenzial gehalten und kurz entladen wurde, scheinbar zu einem gewissen Grad selbst wieder auflädt. Anders betrachtet bildet der sich schnell ändernde Abschnitt der Entladungskurve in der herkömmlichen Exponentialgleichung die Entladung eines Kondensators, der eine gewisse Zeit auf einem DC-Potenzial gehalten wurde, durch einen Widerstand gut nach.

Während des sich langsam ändernden Abschnitts der Kurve liefert der Kondensator jedoch einen höheren Strom als den durch die gewöhnliche Gleichung für die RC-Entladung vorhergesagten. Dieses Phänomen kann zu Problemen in analogen Präzisionsschaltkreisen führen. Insbesondere stellt es ein potenziell lebensgefährliches Sicherheitsrisiko bei Komponenten mit hoher Spannung und Kapazität dar, die beispielsweise in vielen Anwendungen zur Leistungsfaktorkorrektur oder DC-Bus-Filterung zum Einsatz kommen. Viele der in solchen Anwendungen genutzten Kondensatortypen sind extrem anfällig gegenüber der Nachladung durch dielektrische Absorption, wobei sich einige teilweise bis auf ein Fünftel der zuvor angelegten Spannung aufladen können. Bei größeren Komponenten können die Energie- und Spannungspegel, die aufgrund dieses Effekts an den Kontakten anliegen, ausreichen, um bei unsachgemäßer Handhabung Verbrennungen oder Herzstillstand beim Montage-Personal zu verursachen.