Unterschied zwischen Elektrolyt und Tantalkondensator in Spannungssiebung?
Hallo zusammen,
Es geht um die Siebung einer Spannung von sagen wir 5V.
Im Schaltplan steht ein 100n Keramikkondensator und ein 10µF Tantalkondensator.
Ist der Tantalkondensator besser als ein Elektrolytkondensator?
4 Antworten
Für Spannungsversorgungs-Siebung habe ich noch keine Tantals verwendet, eigentlich auch nirgends gesehen. Alle Schaltnetzteile haben Low ESR - Elkos, ggf. mehrere parallel, weil je höher die Kapazität desto schlechter die Eignung für hohe Frequenzen.
Zudem sind Tantals leichter entflammbar und vertragen hohe Stromstärken beim Laden, Entladen nicht gut.
Kurz: Nimm lieber übliche Elkos zum Sieben.
Ein Tantalkondensator hat meist einen geringeren Innenwiderstand als ein Elektrolytkondensator. Allerdings mögen sie starke Stromspitzen und Verpolung nicht, und sind auch bei (Über-)Spannungsspitzen recht zickig. Das wird schnell und deutlich mit "braunem Rauch" quittiert, daher sind sie z.B. in der Luftfahrt komplett verboten.
Wenn man keinen ganz so geringen Innenwiderstand benötigt, kann man sich durch Parallelschalten mehrerer Elektrolytkondensatoren oder der Auswahl bestimmter "Low-ESR" Typen behelfen. Polymer-Elektrolyt Kondensatoren können auch eine gute Alternative sein.
Nein, das geht ohne weiteres auch mit einfachen Elektrolytkondensatoren.
Man möchte für diese Anwendung natürlich eine möglichst saubere Versorgung haben, der Empfang wird sonst mit "Dreck" auf der Versorgung deutlich schlechter. Da ein solches Empfängermodul in der Regel sehr wenig Strom benötigt, kann ein einfacher Widerstand (~5-10 Ohm) vor den Filterkondensatoren sehr effektiv sein (zusammen mit den Filterkondensatoren wird ein Tiefpass für die Versorgungsspannung gebildet). Und dann lieber einfach noch 100uF extra daneben legen.
Der Tantalkondensator ist besser als ein klassischer Elko.
Der hat einen geringeren ohmschen Widerstand, ist viel kompakter, altert viel schneller und kann vor allem viel besser explodieren.
Heutzutage nimmt man die nicht mehr, denn "normale" Elkos sind viel kompakter geworden und es gibt low-ESR Varianten (geringer Widerstand).
Keramik reagiert am schnellsten, daher setzt man die gerne parallel zu Elkos aller Art. Das dient aber primär zur Entstörung, nicht zur Glättung.
Die Reaktionszeit eines Elkos kann man verbessern, in dem man mehrere kleinere parallel schaltet. Das erhöht dabei sogar die Lebensdauer wenn die hart arbeiten müssen, also insbesondere bei der Siebung.
Mit modernen Elkos fährt man dann viel besser wenn man zwei mit halben Wert parallel schaltet statt Tantal zu benutzen.
Das liegt daran, dass die gerne mal einen "perfekten Kurzschluss" machen. Dann wird die Energie die der Schaltkreis hat zusammen mit der gesamten gespeicherten Energie schlagartig frei.
Al-Elkos machen niemals einen perfekten Kurzschluss, knallen also nicht so spektakulär weg. Außerdem können die sich "selbst heilen", dann verlieren die zwar mehr oder weniger stark an Kapazität, dafür ist der Kurzschluss dann wieder weg.
Zudem habe ich noch an keinem Schaltnetzteil und auch bei keinem 50Hz-Trafo-Netzteil Tantals gesehen und verbaut. Und ich habe da schon vieles gesehen.
Tantalelkos sind ein Kind der 1980er. Die wurden damals bei allem was sehr kompakt sein musste eingesetzt. Daher haben die Amis die fast ein Monopol auf die Herstellung hatten die Ausfuhr während Desert-Strorm verboten um den Nachschub an Tantalelkos für computergesteuerte Waffen zu gewährleisten.
Das hat dann in Europa und Japan zu schweren Problemen geführt und die Antwort waren dann die LOW-ESR Kondensatoren die man heute verwendet.
In US Geräten hat man die aber noch sehr lange antreffen können - und da insbesondere in Schaltnetzteilen.
Schaltnetzteile sind ja erst in den 2000ern "in Mode gekommen". Vorher kannte man die nur von Fernsehern und Computernetzteilen.
Ich denke, dass der Einsatz von Tantalkondensatoren in 80/90erer Jahre Schaltnetzteilen was mit dem alten "NOSMOKE.EXE" witz zu tun hat.
Irgendwo in einer Kiste habe ich auch noch Tantals, von vor der Jahrtausendwende, ob die noch funktionieren würden? Bestimmt.
Kommt auf drauf an wie die hergestellt wurden.
Einige "ziehen Wasser". Wenn die "schlecht" sind, ist das Gehäuse "schwammig", da kann man dann sogar mit dem Fingernagel Kerben rein ritzen.
Das war ein großes Problem. Ich habe irgendwo noch ganz viele Möller Steuerungen. Die Dinger sind in der Klimakammer (Hitze und Feuchtigkeitstests) durchgefallen weil die Tantalelkos sich aufgeweicht hatten. Und die sind dann irgendwie bei mir gelandet und waren einfach zu reparieren.
Meine Uralt-Tantals haben, soweit ich mich erinnere (Kiste im Keller) glatte relativ harte Oberflächen.
Keller ist jetzt "zu weit" weg... :-) Sind zum Teil neue, aber auch ausgebaute Tantals.
Zumindest auslaufen wie Elkos können die ja eigentlich nicht - oder? Auf PC-Boards habe ich schon öfters aufgeblasene Elkos gesehen und auch getauscht. War, ist ja wohl nicht so ganz unplanmäßig seitens Hersteller. ;-)
Auch bei einem meiner Monis mit TV-Tuner drin hatte ich zum Glück vorletztes Jahr nur so einen Elko tauschen müssen, damit wieder einwandfrei läuft.
Die Tantals sind dicht, daher haben die diese Tropfenform. Elkos haben einen Metallbecher der durch einen Gummistopfen verschlossen ist.
Wenn Du Elktos tauschst, musst Du auf das Rastermaß aufpassen. Ziehst Du die Beine auseinander weil der neue ein kleineres Rastermaß hat, dann läuft der aus weil der Stopfen nicht mehr dicht ist.
Neue Elkos sind oft kleiner als alte. Das kann man aber "anpassen" in dem man einen moderneren Elko mit mehr Spannungsfestigkeit nimmt. Der ist dann größer und hat dann das passende Rastermaß.
Das Aufblähen kommt dadurch, dass der einen Kurzschluss hat. Keinen perfekten wie Tantal das gerne macht, aber der hat dann einen eingebauten "Heizwiderstand". Durch die Hitze - spätestens wenn der kocht - bläht der sich dann auf.
Wenn Du Elkos tauschst, musst Du auf das Rastermaß aufpassen...
Keine Sorge, in sowas bin ich sehr gut! ;--))
Die meisten aufgeblasenen Elkos sind auch oben an den Sollbrucheinschnitten aufgeplatzt.
Wenn der undicht ist, bläht der sich ja nicht auf. Dann läuft der nur still und leise aus und versagt - und ätzt unter sich alles weg.
Oft sind bei älteren Mainboards Elkos dicht an heißen Bauteilen angeordnet, die sind dann überwiegend nur oben "aus'm Kleister" gegangen. Unten ausgelaufene sind meiner Erfahrung seltener.
Wenn die Druck haben und der Stopfen hält, gehen die oben an ihrer Sollbruchstelle auf.
Man kann die Lebensdauer eines Gerätes einstellen in dem man den Abstand von Elkos zu heißen Teilen genau einstellt.
Ich habe schon Geräte gesehen, da waren zwei Möglichkeiten die Platine fest zu schrauben. Mit den Elkos direkt am Trafo oder mit Abstand zum Trafo. Von den Kabellängen und Aufwand ist beides gleich gut. Nur in einer Position verreckt das Gerät nach 2 Jahren, in der andern hält es "ewig".
Meine Schwester hat ein Aldi Küchenradio, das war kurz nach Ablauf der Garantie verreckt, das brummte plötzlich höllisch laut. Ich habe den Elko ersetzt und die Platine an den alternativen Platz geschraubt und das hält jetzt schon seit über 12 Jahren.
Tantal Kondensatoren sind bei gleicher Kapazität kleiner und haben auch besere Stabilität (Temperatur, Alterung).
Es soll lediglich ein DCF77 Empfängermodul mit Spannung versorgt werden. Ob da ein so niedriger Innenwiderstand erforderlich ist?