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TDK: Hybrid-Polymer-Alu-Elko

Minimaler ESR, maximale Performance

22. Februar 2018, 11:31 Uhr | Engelbert Hopf

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Sehr hohe Leistungsdichte

Im Vergleich zu konventionellen Alu-Elkos ist es so gelungen, den ESR um den Faktor 8,5 zu senken. Damit kann der neue Kondensator einen sehr hohen Ripplestrom von bis zu 16 A bei 10 kHz und einer Gehäusetemperatur von +125 °C tragen. Zum Vergleich: Bei konventionellen Typen liegt dieser im Allgemeinen bei 6 A. Folgende Abbildung zeigt beispielhaft einen Vergleich der ESR-Kennlinien von Hybrid-Polymer-Alu-Elkos und konventionellen Alu-Elkos.

TDKs neuer axialer Hybrid-Polymer-Alu-Elko bietet damit eine sehr hohe Leistungsdichte, die zu einer deutlich geringeren Anzahl benötigter Bauelemente führt und damit zu einer merklichen Platzeinsparung auf der Leiterplatte und im Verbauraum. Um die geforderte hohe Strombelastbarkeit zu erzielen, mussten bislang gerade bei Automotive-Anwendungen oft mehrere konventionelle Alu-Elkos, die bezüglich ihrer Kapazität überdimensioniert sind, oder niederkapazitive Hybrid-Polymer-SMD-Elkos parallel geschaltet werden. Durch die Verwendung nur eines einzigen Bauelements ergibt sich eine höhere Betriebssicherheit (minimiertes MTBF-Risiko) sowie Zuverlässigkeit, da weniger Lötstellen erforderlich sind.

Ein typisches Anwendungsgebiet der neuen Hybrid-Polymer-Kondensatoren mit Nennspannungen von 25, 35 oder 63 V sind die Zwischenkreise von Invertern für 48-V-Bordsysteme. Sie gewinnen für die Hybrid-Antriebe von Fahrzeugen zunehmend an Bedeutung. TDK wird vor diesem Hintergrund die Hybrid-Polymer-Technologie weiterentwickeln, um auch höhere Spannungsklassen im Bereich deutlich über 100 V abzudecken. Gleichzeitig sind axiale Bauformen mit größeren Kapazitätswerten in Vorbereitung. Daneben arbeitet das Unternehmen noch an der Entwicklung von SMD-Bauformen.

So soll nach dem ersten Produkt, dem 1300-µF-Kondensator, bis Mitte 2018 das Design eines axialen Hybrid-Polymer-Alu-Elkos mit einer Nennspannung von 65 V und einer Kapazität von 820 µF abgeschlossen sein. Die 16 mm dicken und 30 mm langen Kondensatoren sind bis zu Temperaturen von +150 °C einsetzbar. Mit diesem Produkt zielt TDK explizit auf Applikationen im Bereich 48-V-Bordnetzsysteme.

Ebenfalls noch in der ersten Jahreshälfte 2018 sollen die Entwicklungen an SMD-Hybrid-Polymer-Alu-Caps abgeschlossen sein. Sie sollen mit Nennspannungen von 25 und 35 V auf den Markt kommen. Ihre Dicke wird 10 mm betragen, die Höhe 10,2 mm. Ihr Kapazitätsspektrum wird von 270 bis 330 µF reichen. Einsetzbar sollen sie bis zu Temperaturen von +125 °C sein. Weitere Entwicklungen zielen nach Angaben von Dr. Auer darauf, »die Nennspannungen bis in Bereiche von 200 V zu erhöhen und die Abmessungen auf Durchmesser bis zu 30 mm und Höhen von 50 mm zu steigern«. Noch größere Hybrid-Polymer-Alu-Elkos in axialem Design zu entwickeln macht aus seiner Sicht keinen Sinn: »Es wäre nicht mehr möglich, das richtig auf die Anschlüsse zu kriegen«.