Startseite > E-Mechanik+Passive > Passive > Alu-Elko oder Folienkondensator?

Zwischenkreiskondensatoren im Vergleich

Alu-Elko oder Folienkondensator?

29. Oktober 2014, 9:46 Uhr | Marcel Consée

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Prinzipielle Unterschiede zwischen Alu-Elko und Folienkondensator

Die unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften der beiden Architekturen resultieren aus den verschiedenen in ihnen eingesetzten Materialien. Bild 3 zeigt die Energiedichten für einige ausgewählte Dielektrika im Vergleich. Technisch realisierbare Alu-Elkos haben eine bis zu zehnfach höhere Energiedichte als Folienkondensatoren mit Polypropylen.

Da der elektrische Strom in Alu-Elkos per Ionenleitung durch den Elektrolyten fließt, hat die Viskosität des Elektrolyten einen maßgeblichen Einfluss auf die Temperaturabhängigkeit der ESR-Werte: Bei niedrigen Temperaturen wird der Elektrolyt zäh und hemmt damit die freie Bewegung der Ionen, was in einen höheren ESR-Wert mündet. Bei Temperaturen ab circa +60 °C verändert sich der ESR dagegen kaum noch. Auch die Kapazität eines Alu-Elkos sinkt bei fallenden Temperaturen um einen zweistelligen Prozentsatz. Dagegen zeigen sich ESR und Kapazität beim Folienkondensator weitgehend unbeeindruckt von Temperaturschwankungen: Während die Kapazität über den gesamten Temperaturbereich hinweg nur um 3% bis 5% variiert, bleibt der ESR-Wert nahezu konstant.

Ähnlich sieht es bei der Veränderung dieser beiden Parameter gegenüber der Frequenz aus: Beim Elko zeigen sowohl Kapazität als auch ESR eine starke Frequenzabhängigkeit, während diese beim Folienkondensator über den technisch interessanten Bereich von circa 100 Hz bis 200 kHz kaum zu erkennen ist. Bei der Spannungsfestigkeit liegt der Folienkondensator vor dem Elko: Die Spannungen an einem Element können bis zu 1500 V betragen, während sie beim Elko auf maximal 650 V begrenzt sind. Diese Spannungsbeschränkung beim Elko führt dazu, dass häufig mehrere Elkos in Serie und parallel zu einer »Bank« zusammengeschaltet werden. Bei der Serienschaltung von Elkos ist eine aktive oder passive Symmetrierung vorteilhaft, um die Zwischenkreisspannung auf die einzelnen Kondensatoren gleichmäßig aufzuteilen. Dieser zusätzliche Aufwand kann sich durchaus lohnen, wie die relativ neue 3-Level-Umrichtertopologie mit geringeren Verlusten, kleineren Belastungen des Zwischenkreises und niedrigeren spezifischen Kosten bei Umrichtern mit höheren Ausgangsleistungen und Schaltfrequenzen belegt.