Warum Tantals ?

[JUM]

Sitze weiter an meiner AS 5002.
Neben den gelben Frakos sind viele Tantals verbaut, hauptsächlich als Koppelkondensatoren.
Zwei Fragen.
Warum Tantals und kann/soll ich die durch Elkos ersetzen ?
VG Jürgen

[Gyrator]

.... Du denkst bestimmt ....der schon wieder ;-)

Nur als kleiner Hinweis zwischen Elko (Abkürzung für Elektrolykondensator) und einem Tantal-Elektrolytkondensator besteht kein expliziter Unterschied, nur dass hier als Elektrolyt eben Tantal benannt ist. Es sind beides Elkos.

Kondensatoren aus festen Tantal weisen in der Regel kleinere Leckströme auf, haben kleinere parasitäre unerwünschte Eigenschaften und sind langzeitstabil als auch klein im Bauvolumen gegenüber gewickelten Elektrolytkondensatoren.

Thomas

[bitbrain2101]

Tantals mit einer Kapazität bis 4,7µF als Koppelkondensatoren ersetze ich durch Folienkondensatoren WIMA MKS2 oder MKS02.

MfG, Tobias

[JUM]

Habe ein paar ausgelötet und mit dem ESR70 gemessen.
Die Kapazitätswerte stimmen halbwegs, aber die ESRs werden mit 1,4 bis 4,4 Ohm (!) angezeigt...und sind damit deutlich größer als bei neuen Elkos...
Ich denke, ich werde sie durch neue Tantals ersetzen.
VG Jürgen

[siggi.k]

Gut so
Tantals sind gute langlebige Kondensatoren, die nur keine Überspannung vertragen können.
Gruß
siggi

[kaimex]

und falsche Polarität (auch vorübergehende) übelnehmen.
Die Spannungs-Abhängigkeit der Impedanz könnte auch größer sein.

Der ESR ist immer in Relation zu den übrigen rellen Widerständen im Kreis (den der Kondensator schließt) zu sehen.
Beispiel:
Wenn ein 1 µF Kondensator als Audio-Koppelkondensator verwendet wird, muß die Summe aller rellen Widerstände bzw Realteile von Impedanzen im Kreis größer als 8 kOhm sein, damit die untere Grenzfrequenz kleiner als 20 Hz ist. Ein ESR von 4 Ohm in Serie mit 8 kOhm ist völlig belanglos.

MfG Kai

[holm]

Laßt die "pösen" Tantals bitte in der Schaltung so lange sie keine Probleme verursachen und Probleme
verursachen sie im Allgemeinen nur dann, wenn sie als Stützkondensatoren verbaut sind und harte Transienten
beim Einschalten abfangen müssen..das vertragen die nicht, zumindest nicht die alten Typen.
Im Vergleich mit normalen nassen Elkos sind die zuverlässiger und langlebiger.

Gruß,
Holm

[JUM]

Ich interpretiere Eure Antworten mal so:
Der Hersteller hätte gerne überall Tantals einsetzen wollen, wenn
- es sie auch in größeren bzw. sehr großen Kapazitätswerten geben würde, und
- sie als Stützkondensatoren unempfindlich gegen Spannungsspitzen/Transienten wären, und
- sie den gleichen Preis hätten wie nasse Elkos.
Als Koppelelkos zwischen Transistor-Verstärkerstufen gibt es keine funktionalen Vorteile von Tantals.
Fraglich aber bleibt, warum die Hersteller ausgerechnet dort teurere Bauteile einsetzen...
VG Jürgen

[JUM]

Habe jetzt erst den Beitrag von Pievox "Das Elko-Thema" gelesen.
Es geht wohl um den Leckstrom/Reststrom bei Koppelkondensatoren.
Der ist bei Tantals wohl wesentlich geringer.
Dieser Leckstrom führt - zusammen mit einer hochohmigen Folgeschaltung - zur Verschieben deren Gleichspannungs-Arbeitspunktes.
Also:
Koppel-Tantals - wenn überhaupt - durch Tantals mit gleicher Spannungsfestigkeit ersetzen.
VG Jürgen

[fostex]

Wobei man bedenken muss, dass Studer selbst bei allen Geräten die nach ca. 1980 gebaut wurden, bei unveränderter Schaltung als Koppelkondensatoren ausnahmslos Elkos eingebaut hat. In den Geräten findet sich nicht mehr ein einzelner Tantal. So Schlimm kann das mit den Leckströmen dann auch nicht sein. Nach vielen negativen Erfahrungen, auch beruflich, baue ich jedenfalls keine Tantals mehr ein

Viele Grüße
Volker

[kaimex]

Hallo Jürgen,

deine Bewertung der Tantals ist insofern etwas schief, als sie aus heutiger Sicht erfolgt.
Zur Zeit der Herstellung der Geräte ware Tantals meist kleiner als die ansonsten üblichen Alu-Becher-Elkos und kleine Folien-Kondensatoren gab es noch nicht.
Der Wunsch zur Erstellung kompakter Schaltungen hat damals sicher die Verwendung von Tantals gefördert.
Inwieweit sich die Designer der Vor- und Nachteile der Tantals bewußt waren, wage ich nicht einzuschätzen.
In vielen Fällen sind sie hervorrragend geeignet. Im Gegensatz zu den "nassen" Elkos können sie nicht "austrocknen" oder auslaufen.
Die Mehrzahl der Ausfälle, die ich im Lauf der Jahre erlebt habe, waren Tantals mit Sieb-Funktion, wo eventuell die von Holm genannten Puls-Transienten oder temporäre Polaritäts-Umkehr beim Ein- oder Ausschalten die Tantals überstrapaziert haben. Das führte in einfacheren Fällen zum Kurzschluß aber gelegentlich auch zu Brand und/oder Explosion (Gefahr für die Augen).
Beste Wahl für Koppel-Kondensatoren bei Werten bis zu 4.7 µF sind heutzutage die kleinen MKS-Kondensatoren (zB WIMA) für 50 bzw 63 V.

MfG Kai

[JUM]

Am Platz dürfte es hier nicht gelegen haben... (ASC AS 5002).
VG Jürgen

[siggi.k]

Wobei man bedenken muss, dass Studer selbst bei allen Geräten die nach ca. 1980 gebaut wurden, bei unveränderter Schaltung als Koppelkondensatoren ausnahmslos Elkos eingebaut hat. In den Geräten findet sich nicht mehr ein einzelner Tantal. So Schlimm kann das mit den Leckströmen dann auch nicht sein. Nach vielen negativen Erfahrungen, auch beruflich, baue ich jedenfalls keine Tantals mehr ein

Viele Grüße
Volker

Man sollte bei all den technischen Details, nicht vergessen Tantals sind bei größeren Kapazitäten und Spannungsfestigkeit erheblich teurer als nass Elko's
Auch Studer - Revox mußte zu der Zeit schon sparen.
Gruß
siggi

[JUM]

Abschließend:
1uF/50V Elko RND gibt an: Leckstrom <=0.01CV => 0.5 uA.
1uF/50V Tantal Kemet gibt an: 0.5uA.
1uF/63V MKS2 (RM5) gibt an 1000 MOhm => bei 24V nur 24pA.
1uF/63V MKS02 (RM2,5) gibt an 1350 MOhm => bei 24V nur 17pA.
Demnach sind die WIMA MKS02 oder MKS2 die mit dem weitaus geringsten Leckstrom.
VG Jürgen

[kaimex]

die kleinen mks kondensatoren haben so gut wie keinen leckstrom.
die angabe eines parallelen verlustwiderstandes bezieht sich üblicherweise nicht auf einen "leckstrom", also einen gleichstrom, sondern auf den "verlust-winkel" bei wechselspannung. das sind verschiedenartige spezifikationen.

mfg kai
Nachtrag: Nachdem ich mal im Datenblatt der WIMA MKS2 nachgeschaut habe, muß ich Jürgen doch partiell recht geben. Dort wird für die 50V Typen bei einer Meßspannung von 10 V für die Kapazitätswerte 0.33 µF bis 10 µF und 20°C der Isolationswert als >= 1000 s (MOhm * µF) angegeben. Das ergibt für 1 µF rechnerisch 1 MOhm, ist aber sicher nicht so zu verstehen, daß der einzelne Kondensator genau diesen Wert als Parallelwiderstand hat. Vielmehr ist das eine Herstellergarantie, daß die Zeitkonstante unter den Bedingungen nicht kleiner ist. Sie kann aber sehr wohl größer sein. Der so ermittelte Widerstand ist deshalb nicht geeignet, um daraus per Udc/R "den" Leckstrom auszurechnen.

[JUM]

1 uF = 10hoch-6 A*s/V.
1 MOhm = 10hoch6 V/A.
1000 s (Sekunden) = 1000 MOhm * 1 uF = 10hoch9 Ohm * 10hoch-6 F = 10hoch9 V/A * 10hoch-6 A*s/V = 1000 s.
Also 1000 MOhm Isolationswiderstand laut Datenblatt.
VG Jürgen

[kaimex]

Das sind "Garantie"-Daten, keine typischen Werte.
Soweit ich mich entsinne steht da auch ein ">=" davor.
>= ist nunmal nicht =.
Der Schluß, die Kondensatoren hätten einen Parallel-Widerstand von 1000 MOhm ist deshalb nicht richtig.
Außerdem ist der Spezifikation zu entnehmen, daß der Wert von der Meßspannung, der Umgebungstemperatur und anscheinend auch von der Meßzeit abhängt (sonst würde die nicht angegeben).
Ein Widerstand, der von solchen drei Parametern abhängt, ist nix, worauf man sich verlassen kann.
Außerdem kann man den Daten entnehmen, daß sofern der verfügbare Platz es erlaubt, man mit einer Version höherer Spannungsfestigkeit auch einen höheren Isolationswert bekommt.

MfG Kai

[kaimex]

Um mal Zahlen aus dem realen Leben zu liefern, habe ich an 4 Mustern von Folienkondensatoren versucht, einen Wert für den Isolationswiderstand zu bestimmen.
Die Meß-Vorrichtung bestand aus einem 15 V Netzteil, einem Multimeter und einem 10 MOhm Shunt-Widerstand, um die Auflade-Zeitkonstante mit dem Meß-Kondensator auf ein erträgliches Maß zu reduzieren.
Der Minuspol des Multimeters wurde mit der Masse-Klemme des Netzteils verbunden, der Kondensator zwischen dem +15V-Anschluß und dem Pluspol des Multimeters gelegt. Dann habe ich versucht, bis zum Erreichen des Minimums der Gleichspannungsanzeige zu warten, und (wenn meine Geduld zu Ende war) den Wert notiert.
Ich habe es mit zwei Multimetern ausprobiert. Beide schienen in den mV-Bereichen einen Eingangswiderstand zwischen 31 ... 38 MOhm zu haben. Der Gesamt-Widerstant mit 10 MOhm-Shunt reduziert sich dadurch auf ca. 7.7 MOhm. (die Datenblätter der Geräte behaupten teilweise anderes (3000 MOhm)).

1. 1µF/63V MKT-HQ 370 von Philips: Endspannung 0.3 ... 0.1 mV. Damit kann der Isolationswiderstand grob abgeschätzt werden als >= 15V/0.3mV*7.7MOhm->385 GOhm (Giga-Ohm).
2. 0.68 µF/50V WIMA MKS: 0.9 mV -> >= 128 GOhm
3. 1µF/100V Siemens: <=0.3 mV -> >= 385 GOhm
4. 3.3 µF/50V WIMA MKS: 1.1 mV -> >= 105 GOhm

Bei der Messung ist zu bedenken, daß die 15 V nicht speziell gesiebt waren und die Auflösungsgrenze der Meßgeräte auch sicher > 0.1 mV war. Die Werte sind also eher als Mindestabschätzung einzuordnen. Spannungs- und Temperatur-Abhängigkeit habe ich nicht geprüft.
Für einen Koppel-Kondensator in einer Transistor-Schaltung kann ein Eignungs-Test immer darin bestehen, zunächst zB die Ausgangs-Gleichspannung am Kollektor ohne Koppel-Kondensator zu notieren. Dann den Koppelkondensator einbauen und die Spannung nochmals messen. Gibt es keinen signifikanten Unterschied, ist der Leckstrom klein genug. (Was signifikant ist, hängt vom Signal-Pegel an der Stelle ab).

MfG Kai

[Ferrograph]

Hallo Kai,

jetzt wären als Vergleich mal die Messwerte von Tantalelkos interessant.

VG Jan

[kaimex]

Hallo Jan,

"sischer dat"....

ich habe aber auch noch andere Interessen.

Vielleicht wiederhole ich die o.a. Messung nochmal mit 30 V, wäre der gleiche Aufbau, man muß nur noch mehr Geduld aufbringen, denn die Wartezeiten kommen schon in 1/2 Stunden Größenordnung.
Forum -> Gleichgesinnte -> Team-Arbeit, Team ist wenn alle bzw zumindest mehrere an einem Strang ziehen.
Insofern könnten sich alle Interessierten mit Messungen beteiligen.
Die Messung ist so simpel, erfordert fast nur ein gängiges Multimeter + Shunt für einen Eingangswiderstand im höheren MOhm-Bereich, eine geeignete Spannung und los kanns gehen.
Andererseits geht es ja nicht um Grundlagenforschung, sondern nur um die Beantwortung der Frage "was nimmt man am besten als Koppel-Kondensator ?".
Die Frage ist beantwortet und die Größenordnung der Isolationswiderstände bzw Leckströme ist belegt. Das ist schon mehr als die meisten wissen wollen.

MfG Kai

[JUM]

Mich würde noch die Kondensator-Historie interessieren.
Seit wann gibt es eigentlich AL-Elkos, TA-Elkos und diese MKS-, MKP- oder MKT-Folien?
Vielleicht gab es die Folien in diesen uF-Werten (0.47 uF bis 4.7 uF) zur Zeit der ASC, Uher CR etc. noch nicht oder sie waren noch teurer als TA-Elkos.
Anderenfalls hätten die damaligen Entwickler doch Folie verbaut.
VG Jürgen