Robuste Kondensatoren zeigen ihr Können

Cornell Dubilier hat beträchtliche Initiative gezeigt, um Aluminium-Elektrolytkondensatoren in hochzuverlässigen und langlebigen Anwendungen den Reihen nasser Tantal-Kondensatoren gegenüberzustellen, indem es den angeblich weltweit einzigen hermetischen Aluminium-Elektrolytkondensator mit einer Glas-Metall-Abdichtung geschaffen hat.

Die hermetischen Produkte mit der Bezeichnung MLSH Slimpack basieren auf der nicht-hermetischen Flatpack-Serie von Cornell, die das Unternehmen seit mehr als zwei Jahrzehnten an Kunden aus den Bereichen Militär und Luft- und Raumfahrt liefert.

Slimpack-Kondensatoren haben „keinen Austrocknungsmechanismus und eine hohe Kapazitätserhaltung bei niedrigen Temperaturen“, sagte Cornell und behauptet daher, sie könnten Reihen nasser Tantalkondensatoren ersetzen.

„MLSH Slimpack mit den Maßen 1,0 Zoll x 1,5 Zoll x 0,5 Zoll [25 x 38 x 13 mm] wiegt weniger und hat eine höhere Kapazität als eine parallele Bank aus drei oder mehr Nass-Tantalkondensatoren bei -55 °C“, sagte Cornell. „Hohe Kapazität bei niedrigen Temperaturen ist eine Schlüsselanforderung für Stromversorgungen, die in Militär- und Luft- und Raumfahrtanwendungen eingesetzt werden. Und es wird erwartet, dass die Technologie deutlich geringere Kosten verursacht als eine vergleichbare Reihe nasser Tantalkondensatoren.“

Seit seiner Ankündigung im Juni hat Cornell die Nennspannung der im MLSH Slimpack verfügbaren Kondensatoren bereits auf bis zu 250 VDC erhöht. Für neun Kapazitätswerte von 120 bis 3.200 µF und Nennwerten bis 250 VDC wird eine Lebensdauer von 5.000 Stunden angegeben. „Die neuen Hochspannungs-MLSH-Slimpacks machen eine Reihenschaltung überflüssig“, sagte Cornell.

Der Betrieb reicht von -55 °C bis zu 125 °C. Die Gehäuse bestehen aus Edelstahl und haben eine Vibrationsfestigkeit von 80 %. Zu den Zulieferern gehören Digi-Key, Mouser und TTI.

Vishay

Vibrationsfestigkeit war auch das Ziel von Vishay, als das Unternehmen über seinen BCcomponents-Betrieb fünf neue Serien von Aluminiumkondensatoren entwickelte. Oberflächenmontierte 260 CLA-V, 246 CTI-V und 250 CRZ-V; und radial 246 RTI-V und 250 RMI-V kombinieren ihre hohe Vibrationsleistung mit niedriger Impedanz, hohem Welligkeitsstrom und langer Lebensdauer für Automobil- und Industrieanwendungen. Die oberflächenmontierten und radialen Geräte bieten Vibrationsfestigkeit bis zu 30 bzw. 50 Schwerkraft.

AEC-Q200-qualifizierte (für Automobil) Kondensatoren verfügen über eine Impedanz von bis zu 1 mΩ bei 100 kHz (zur Filterung) und einen Welligkeitsstrom von bis zu 3,5 A – und eine Lebensdauer von 10.000 Stunden in beiden „250“-Formen. Die Komponenten reichen von 150 bis 10.000 µF und 6,3 bis 100 V. Die SMD-Kondensatoren werden in sechspoligen Versionen angeboten und erfüllen die JEDEC J-STD-020-Lötrichtlinien für schwere Reflow-Bedingungen.

Die radialen Teile haben zylindrische Aluminiumgehäuse mit Druckentlastung, die mit einer blauen PET-Hülle isoliert sind.

„Alle Kondensatoren sind lade- und entladefest, es gibt also keine Spitzenstrombegrenzung“, sagte Vishay und fügte hinzu, dass die Kondensatoren über nicht feste, selbstheilende Elektrolyte verfügen. Der Einsatz beim Glätten, Filtern und Puffern in Schaltnetzteilen und DC/DC-Wandlern wird erwartet.

Alle Teile funktionieren bis zu -55°C und die maximale Temperatur beträgt +105 (Serie „250“), 125 (Serie „246“) und sogar 150° (Serie „260“).

Murata

Der Hochtemperaturbetrieb – bei bis zu 125 °C – ist der Schlüsselparameter in einer neuen Serie monolithischer Keramikkondensatoren der Größe 1210 (3,2 x 2,5 mm) von Murata, und das Sortiment umfasst einen 10-µF-Teil.

Im Gegensatz zu Militär und Luft- und Raumfahrt hat Murata die Betriebstemperatur für neue Netzwerk- und Telekommunikationsanwendungen erhöht.

„Mit der Integration fortschrittlicherer und vielfältigerer Funktionen in elektronische Geräte sind die Betriebstemperaturen höher geworden und der Bedarf an einer höheren garantierten Betriebstemperatur und einer größeren Kapazität bei Kondensatoren ist gewachsen“, sagte Murata.

Eine hohe Zuverlässigkeit ist nach wie vor ein Designziel. „Hochzuverlässige monolithische Keramikkondensatoren werden häufig in den Stromversorgungskreisen von Netzwerkgeräten und Basisstationen verwendet, und die erforderliche Kapazität wurde bisher durch die Verwendung von zwei oder mehr 2,2 μF- und 4,7 μF-Kondensatoren sichergestellt“, sagte Murata. „Der 10μF-Kondensator, den wir derzeit auf den Markt gebracht haben, ermöglicht eine Reduzierung der Anzahl der erforderlichen Kondensatoren und trägt dazu bei, Geräte kompakter und zuverlässiger zu machen.“

Der 10µF-Teil ist für 100 V ausgelegt. „Die Stromversorgungskreise von Netzwerkgeräten und Basisstationen werden häufig auf 48-V-Leitungen verwendet, was den Ruf nach Kondensatoren mit einer Nennspannung von 100 V laut werden lässt“, sagte Murata. „Dieser neue monolithische Keramikkondensator ist der erste seiner Art in der Größe 1210 mit einer garantierten Betriebstemperaturobergrenze von 125 °C, einer Nennspannung von 100 V und einer Kapazität von 10 μF.“

GRM32EC72A106KE05, wie das 10μF genannt wird, hat X7S-Eigenschaften, K-Toleranz (±10 %) und ist 2,5 mm dick.

Kemet

Kemet ist ein weiteres Unternehmen, das Hochtemperatur-Keramikkondensatoren herstellt, die dieses Mal bis zu 200 °C für raue Industrieumgebungen arbeiten, wie z. B. Bohrloch-Ölexploration, Motorräume von Kraftfahrzeugen und Motorraum-Avionik. In EIA 2824, 3040, 3640 und Bei den Gehäusegrößen 4540 gehören die Teile zur Produktlinie der mehrschichtigen Keramikkondensatoren „HV-HT“ des Unternehmens und folgen den COG-Temperaturkurven. Die Gehäusegrößen erlauben bis zu 150 nF und ihre Eigenschaften eignen sich für Halbleiter-Leistungswandler mit großer Bandlücke (SiC, GaN), sagte Kemet, bei denen ein Trend zu höheren Spannungen, Frequenzen und Temperaturen besteht.

Zu den vorgesehenen Anwendungen gehören kritische Timing- und Abstimmschaltungen, die geringe Verluste erfordern, sowie Hochleistungsimpuls-, Schalt- und Netzteilschaltungen. „Diese Geräte weisen eine niedrige Induktivität und einen niedrigen ESR in Bezug auf die Anwendungsfrequenz auf, was eine sehr hohe Wechselstrombelastbarkeit ermöglicht“, sagte das Unternehmen. Da die Nennwerte bis zu 2 kV steigen, sind auch Anwendungen in der Hochspannungskopplung, Gleichstromblockierung und Spannungsvervielfachung vorgesehen.

HV-HT-Kondensatoren wurden auf der Grundlage der dielektrischen Plattform „Basismetallelektrode“ (BME) von Kemet entwickelt, die zu 100 % bleifrei und ohne Ausnahmen RoHS- und REACH-konform ist.

Taiyo Yuden

Taiyo Yuden bewegt sich in mehrfacher Hinsicht an die andere Seite der Mehrschicht-Keramikkondensatoren und hat den nach eigenen Angaben „weltweit dünnsten Mehrschicht-Keramikkondensator der Größe 0603 [600×300 µm] mit einer Dicke von 0,11 mm maximalem Höhenwert“ geschaffen. Das 0,1 μF X5R 6,3 V-Teil mit der Bezeichnung JMK063 BJ104ML dient zur Entkopplung der Stromversorgung in Telefonen und Wearables und ist etwa 27 % dünner als sein herkömmliches Produkt (0,15 mm 0603 JMK063 BJ104MH).

Die Dicke wurde reduziert, um die Montage der Kondensatoren im Inneren von integrierten Schaltkreisen oder auf deren Rückseite zu ermöglichen, ebenso wie bei der herkömmlichen Leiterplattenmontage.