Elektrolytkondensator-Grundlagen
Das 1 x 1 für Entwickler
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Äquivalenter Serienwiderstand ESR
Der ESR-Wert (Equivalent Series Resistance) gestattet die einfache Berechnung der beim Betrieb eines Elkos mit einer überlagerten Brummspannung entstehenden Verlustleistung [4]. Der ESR (Bild 5) an sich besteht aus der Summe eines näherungsweise konstanten, eines frequenzabhängigen und eines temperaturabhängigen Anteils [8]. Bild 6 zeigt in diesem Zusammenhang die typischen Verläufe des ESR gegenüber der Frequenz und der Temperatur. Um ein robustes Design zu erhalten, sollten die maximalen ESR-Werte als Auslegungsgrundlage verwendet werden.
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Kenngröße Ripple-Strom
Für gewöhnlich überlagert eine Ripple-Spannung die am Elko anliegende Gleichspannung, und der dabei fließende Ripple-Strom führt zu einer Eigenerwärmung des Elko. Wenn Ströme verschiedener Frequenzen einen Beitrag zur Eigenerwärmung leisten [14], muss der Effektivwert der gewichteten Ripple-Ströme ermittelt werden. Die Strom-Korrekturfaktoren haben ihren Ursprung in der Frequenzabhängigkeit des ESR-Wertes und werden in den Datenblättern tabelliert – siehe [2].
Eigenerwärmung von Elkos
Während des Betriebs erwärmt sich der Elko gegenüber seiner Umgebung. Die Hauptkühlungsmechanismen von Elkos wiederum sind Wärmestrahlung und Konvektion. Der Anteil der Konvektion am gesamten Kühleffekt lässt sich zudem durch Zwangsbelüftung erhöhen [10]. Mit dieser Maßnahme kann man die Stromtragfähigkeit der gekühlten Elkos – je nach Strömungsgeschwindigkeit und Abmessungen – um bis zu ca. 40 % steigern. Weitergehende Informationen dazu sind in [2, 3, 4] enthalten.
Die Messung der Oberflächentemperatur am Becherboden gibt in guter Näherung den Wert der Kerntemperatur bei radialen und kleinen Snap-in-Elkos (Durchmesser ≤ 25 mm) an. Bei größeren Bechern indes empfiehlt sich eine Messung der Kerntemperatur. Jianghai bietet zu diesem Zweck Elkos mit eingebauten Thermoelementen an.
Leistungsmerkmal „chemische Stabilität“
Elektrolytsysteme sind Vielstoffgemische und ihre chemische Stabilität ist ein Muss. Ein guter Indikator für chemische Stabilität ist das sogenannte “Shelf Life”. Im Gegensatz zur normalen Lagerung (Storage Time) von Elkos werden die Elkos beim Shelf-Life-Test einem beschleunigten Lebensdauertest bei oberer Kategorietemperatur unterzogen – dabei aber ohne angelegte Spannung und damit ohne Möglichkeit zur Selbstheilung. Ein hoher Zahlenwert für das Shelf Life ist ein Hinweis auf gute chemische Stabilität, hohe Reinheit der verwendeten Materialien und hohe Qualität bei der Produktion.
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- Literatur
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