Kondensatorleckage und Design für batteriebetriebene Niedrigenergiegeräte

Keramiken sind in der Regel die erste Wahl für Kondensatoren. Einer ihrer vielen Vorteile ist die sehr geringe Leckage. Der einzige Grund, Keramik nicht zu verwenden, ist, wenn Sie so viel Kapazität benötigen, dass sie zu viel Platz einnehmen oder zu viel kosten würden.

Bei 16-20 V können Sie 10 µF von Keramik erhalten. Wenn das reicht, gibt es keinen Grund, weiter zu suchen. Wenn dies nicht ausreicht, versuchen Sie zuerst, ein paar parallel zu schalten, und versuchen Sie dann, die Schaltung speziell so zu entwerfen, dass sie weniger Kapazität benötigt. Wenn nichts davon funktioniert, müssen Sie wahrscheinlich Elektrolyte verwenden und mit dem höheren Leckstrom leben.

Beachten Sie, dass die Leckage wahrscheinlich unter den schlechtesten Bedingungen angegeben wird, die die höchste Spannung und die höchste Temperatur sein werden. Vielleicht sagt Ihnen das Datenblatt, welche Leckage bei niedrigerer Temperatur auftritt, aber Sie müssen sich möglicherweise an einen Anwendungstechniker des Unternehmens wenden, um endgültige Spezifikationen zu erhalten. Das ist wahrscheinlich sowieso eine gute Idee, da sie möglicherweise andere Dinge vorschlagen können, die Sie tun können, um Lecks zu minimieren.

Aber auch hier sollte die erste Reaktion sein, das Problem mit Keramikkondensatoren zu lösen.

Wenn Sie die typische Formel vom Typ 0,01 CV + 2 uA verwenden, um den Leckstrom eines Elektrolyten zu berechnen, ist dies normalerweise nicht der Fall, nachdem er eine Weile gestanden hat. Eher ein paar uA bis zig uA, was oft viel weniger ist als der interne Entladestrom einer Batterie.

Hier ist ein nützlicher Anwendungshinweis von Tadiran (der Batterien herstellt, die für die semipermanente Stromversorgung wie für Verbrauchszähler ausgelegt sind).

Während es in einigen Anwendungen vielleicht die zusätzlichen Kosten für Keramik wert ist, ist es die Kosten oft nicht wert, wenn Sie eine ausreichende Kapazität erhalten können, um die Spezifikationen zu erfüllen (unter Berücksichtigung der reduzierten Kapazität mit Spannung und der charakteristischen Kurzschlussänderung der Anfangskapazität). Der Spannungskoeffizient kann in der Keramik ein großer Faktor sein:

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Wie Sie sehen können, verschwindet ein 4,7 uF 16 V Kondensator X5R (angemessener Tempco) praktisch (fällt auf 1 uF ab), wenn Sie nur 12 V darüber legen! Sie altern auch (wie auch Elektrolyte), aber auf andere Weise – sie nehmen an Kapazität ab, während Elektrolytkappen im ESR zunehmen. Die Keramikkappe hat eine unbegrenzte Lebensdauer (sofern sie nicht kurzgeschlossen wird), während sich der Elektrolyt mit zunehmendem ESR schließlich abnutzt, aber bei richtiger Konstruktion kann dies die Lebensdauer des Produkts überschreiten.

Ich würde die Verwendung von leitfähigen Polymer- Elektrolytkondensatoren in dieser Art von Anwendung vermeiden. Sie können die Verwendung einer normalen Elektrolytkappe parallel zu einer Keramik (falls erforderlich) in Betracht ziehen.