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Mit Hybriden die Miniaturisierung meistern

Vorteile von Polymer-Hybridkondensatoren bei anspruchsvollen Anwendungen

Mehr Leistung, weniger Platzbedarf, hohe Verlässlichkeit und viel Sicherheit – diese vier Attribute sind im industriellen Umfeld und vor allem im Automotive-Segment essentiell. Schukat fasst zusammen, warum gerade Polymer-Hybridkondensatoren hier die optimale Wahl sein können.

Das Problem

Das Fortschreiten des IIoT, der Digitalisierung und der Automatisierung von Prozessen erfordert unter anderem die Einbindung von immer mehr Elektronik in industrielle Anwendungen. Entscheidend ist hierbei ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit und stabiler Performanz bei allen verwendeten Komponenten, was u. a. den Bedarf an robusteren Kondensatorlösungen antreibt. Herkömmliche Kondensatortechnologien sind nicht optimal geeignet für Applikationen in anspruchsvollen Betriebsumgebungen und stellen sogar ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar.

Nachteile traditioneller Kondensatoren

• Vorzeitiger Ausfall durch Austrocknen des flüssigen Elektrolyts
• Erhöhter Platzbedarf und steigende Kosten, um Derating durch größere Kondensatoren auszugleichen
• Brandgefahr durch Kurzschlüsse und Ausfälle aufgrund von Defekten oder Unterbrechungen in der Oxidschicht

Die Lösung

Polymer-Hybrid-Aluminium-Kondensatoren vereinen in sich eine Kombination aus flüssigem und leitfähigem Polymer als Elektrolyt sowie Aluminium als Kathode. Dieser technologische Ansatz kombiniert mehrere Vorteile: Das Polymer bietet eine hohe Leitfähigkeit und einen entsprechend niedrigen ESR-Wert. Der flüssige Teil des Elektrolyts hingegen kann hohen Spannungen standhalten und bietet aufgrund seiner großen effektiven Oberfläche höhere Kapazitätswerte. Der Spannungsbereich der Hybridkondensatoren liegt bei Werten zwischen 25 bis 80V, die Kapazitäten zwischen 10 und 1000μF. Zwar sind die ESR-Werte mit 8 bis 120mΩ höher als bei anderen Varianten von Polymerkondensatoren, aber immer noch sehr niedrig.

Polymer Hybrid Aluminium Kondensatoren – Aufbau (Bildquelle: Panasonic)

Hybridmodelle eignen sich ideal für Anwendungen wie Computerservices, Backup-Geräte und Netzwerkgeräte sowie bei Industriemotoren, Motorsteuergeräte für Kraftfahrzeuge, Wechselrichter, Sicherheitskameras und Spezialbeleuchtung

Vorteile von Polymer-Hybridkondensatoren

Ausgezeichnete Frequenzeigenschaften: Die niedrigen ESR-Werte sorgen für eine geringe Impedanz in der Nähe des Widerstandspunktes. Diese reduziert die Wechselstromwelligkeit in Stromkreisen.

Stabile Kapazität: Änderungen bei der Betriebstemperatur oder der Gleichstromvorspannung resultieren bei keramischen Kondensatoren in einer Änderung der Kapazität. Allerdings bedeuten effektive Kapazitätsverluste auch einen oft erheblichen Leistungsabfall. Polymer-Hybridkondensatoren werden davon nicht beeinflusst und bleiben stabil. Sie behalten die Kapazitätsstabilität sogar dann bei, wenn sie unter den üblichen Betriebsbedingungen arbeiten - also bei hohen Frequenzen und niedrigen Temperaturen.

Verlässlichkeit in anspruchsvoller Umgebung: Hybridkondensatoren sind ausdauernder und weisen eine bessere Feuchtigkeitsbeständigkeit auf als ihre elektrolytischen oder polymeren Gegenstücke. Zudem verfügen sie über eine deutlich höhere Toleranz gegenüber großen Rippleströmen, Einschaltströmen und erhöhten Temperaturen.

Geringer Platzbedarf: Oberflächenmontierbare Hybridkondensatoren benötigen
z. B. bei einer 48-V-Stromversorgungsanwendung 87 Prozent weniger Platz auf der Leiterplatte als ein herkömmlicher Aluminium-Elektrolytkondensator.

• Selbstheilung für mehr Sicherheit: Initiiert wird diese bei Polymerkondensatoren durch die Reaktion auf die Joule-Erwärmung, welche auftritt, wenn ein dielektrischer Defekt einen Kurzschluss auslöst. Durch die Erwärmung wird die Molekülkette des leitfähigen Polymers in der Nähe des Defekts unterbrochen, was den Widerstand des Polymers in die Höhe treibt und effektiv eine Barriere gegen jeglichen Strom bildet, der aus der Elektrode austritt. Über einen zusätzlichen Selbstheilungsmechanismus verfügen Hybridkondensatoren: Um das Aluminium zu reoxidieren, verursacht der flüssige Elektrolyt einen Stromfluss in der Nähe des Defekts.

Enhanced Safety bzw. verbesserte Sicherheit (Bildquelle: Panasonic)

Optimierter Total Cost of Ownership (TCO)

Die Summe dieser Eigenschaften führt zu einem deutlichen Kostenvorteil beim Einsatz von Hybridkondensatoren - trotz ihres höheren Anschaffungspreises: Allein die höhere Ripplestrom-Spezifikation kann zu einer Kostenreduzierung von 20 Prozent führen, da die Lebensdauer des Kondensators verlängert wird.

Bei Schukat

Wir bei Schukat electronic bieten schnelle und kompetente Unterstützung bei der Auswahl der für Ihre Anwendung optimal passenden Kondensatoren. Mit Panasonic Polymer- und Hybridkondensatoren ab Lager unterstützen wir bei der Realisierung von Automotive- und Industrieanwendungen mit einem Höchstmaß an Verlässlichkeit, Sicherheit und einem wirtschaftlich interessantem TCO. Die Zusammenarbeit mit Schukat bietet direkte, spezialisierte Ansprechpartner, eine rasche Bearbeitung von Anfragen sowie der Bereitstellung von Datenblättern und Mustern. Von unserem automatisierten Logistikzentrum in Monheim am Rhein aus ermöglichen wir zudem eine hohe Verfügbarkeit für den kurzfristigen Bedarf auch bei großen Volumen.


Bei der Auswahl des passenden Bauteils und bei kundenspezifischen Fragen rund um das Thema Kondensatoren berät Sie unser Vertriebsteam.




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