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Ausweg aus der Bauteile-Knappheit

Downsizing und Replacement von MLCCs


Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Interessante Alternativen

Murata
Bild 4: Vergleich der Temperatur- und der DC-Bias-Charakteristik für drei hochkapazitive MLCCs: GRM21BR71C105KA01 (blau), GRM188C71C225KE11 (grün) und GRM188C71C475KE21 (rot)
© Murata

Bei hochkapazitiven MLCCs, etwa Pufferkondensatoren im Bereich einiger µF, zeigt sich bei kleinerer Bauform ein ähnlicher weiterer Kapazitätsverlauf über der Temperatur, aber ein ausgeprägterer DC-Bias (Bild 4).

Verwendet man höhere Nominal-Kapazitätswerte, erreicht man aber durchaus sogar höhere tatsächliche (verbleibende) Kapazität unter realen Betriebsbedingungen (Bild 5).

Bei Kondensatoren in Keramikausführung (NP0(COG)), etwa mit 100 pF und 50 V, zeigt sich, dass die elektrischen Eigenschaften der Größen 0603 und 0201 nahezu identisch sind.

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Bild 5: Die Kapazität des 0603-MLCC in 4,7 µF (in rot) liegt deutlich über der Kapazität der 0805-MLCCs in 1,0 µF.
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Im Allgemeinen sind Keramik-MLCCs von Vorteil, wenn die ESR-Werte von besonderer Bedeutung sind und höhere Betriebsfrequenzen vorliegen. Ein kosteneffektiver Eins-zu-eins-Austausch von Keramik gegen Tantal äquivalenter Baugröße ist nur bei Kapazitäten bis zu 2,2 µF sinnvoll. Darüber hinaus eröffnen sich im Bereich von Kapazitätswerten ab ca. 10 µF weitere Optionen, um die Verfügbarkeit zu verbessern. Dies geschieht am besten durch ein Replacement, also den Einsatz anderer Technologien. Hier bieten sich neben Polymer-Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren insbesondere die Polymer-Tantal-Kondensatoren an. Dabei bedarf es jedoch einiger Überlegungen und Abstimmungen.

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Jürgen Geier, Technical Support Ceramic Capacitors bei Rutronik
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Rutronik bietet beim MLCC-Replacement einen dezidierten Service mit umfangreichem Material und Hilfsmitteln, z.B. sogar einen Vergleich der Auslegung der Solder-Pads. Weiterhin erhält der Anwender ein „MLCC Replacement Sheet“, in das er seine Anforderungen hinsichtlich der MLCC-Specs (nominale Spannung, Kapazität, Baugröße und -höhe, Temperatur-Charakteristik etc.) und seiner Applikation (Arbeitsspannung der Kondensatoren, Anzahl der parallel geschalteten MLCCs, Ripple-Strom, ESR-Wert, Betriebsfrequenz etc.) detailliert eintragen kann.

Um weitere Alternativen für MLCCs zu betrachten, sind die real wirkenden minimalen Kapazitätswerte und die spezifischen Betriebsbedingungen ausschlaggebend. Werden sie berücksichtigt, ist die Chance groß, einen Ersatz zu finden, der die Anforderungen der Anwendung mindestens genauso gut erfüllt.


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