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0 9 2024 Elektronik 21 Passive Bauelemente daher größere metallisierte Bereiche verdampfen Bild 7 zeigt ein gutes Designbeispiel bei einem Hochspannungstest Dargestellt sind die Ergebnisse von drei verschiedenen Produktserien die in xEV-Systemen als Entstörfilter verwendet werden und an die Schutzerde angeschlossen sind Diese wurden einem weit über der Spezifikation liegenden Prüfniveau ausgesetzt Gemäß IEC 60384-14 sind für die Sicherheitsprüfung 1500 V AC für 60 s erforderlich Bild 8 Dies ist ein reales Beispiel für einen kombinierten Test der weit über die Vorgaben der Spezifikation hinausgeht und in keiner Norm enthalten ist Dadurch kann der Benutzer das richtige Produkt je nach Anforderungen an hohe Spannungen und andere Faktoren wie Baugröße Kosten oder Betriebsbedingungen auswählen Zunächst wurden Wärmetests durchgeführt um die thermische Belastung beim Löten auf der Leiterplatte zu simulieren Als nächstes kam eine Hochspannungsprüfung mit Wechselspannung bei der alle Kapazitäten und Kondensatoren des Systems getestet wurden Worst Case Abschließend simulierte man mögliche Wiederholungen der Hochspannung entlang der gesamten Energiekette indem man die Testzeit schrittweise verlängerte Die Kombinationen Bund Cin Bild 7 schnitten in dieser Testreihe zwar besser ab aber man entschied sich schlussendlich für Aweil sie die beste Kombination aus Baugröße und Leistungsfähigkeit bot Alle drei Produktserien erfüllen die Anforderungen der AEC-Q200 und bestehen den Hochspannungstest nach IEC 60384-14 für Y2-Kondensatoren inklusive einer ausreichenden Sicherheitsreserve Wie bereits im vorherigen Beispiel und im folgenden realen Beispiel erwähnt ist es wichtig die gesamte Kapazität und die Kondensatoren des gesamten Systems zu berücksichtigen wenn es einer Hochspannungsprüfung unterzogen wird Bild 8 Zwar ist es wichtig dass der Lieferant Angaben zu einem einzelnen Kondensator macht aber trotzdem ist es notwendig Prüfungen auf Systemebene durchzuführen Billd 9 Simulation der Temperaturverteilung im B3267#Pmit sehr hochfrequenten Oberwellen > 600 kHz 7 MHz und hoher Umgebungstemperatur +105 °C Bild TDK Electronics Capacitor Life And Rating Application Bild 9 und komplexe SPICE-Modelle die sowohl für den Zeitals auch für den Frequenzbereich gelten Damit unterstützt TDK seine Kunden bei der Auswahl des für die jeweilige Anwendung am besten geeigneten Kondensators wodurch eine Überoder Unterdimensionierung vermieden werden kann Alles findet sich auf der Website von TDK Aus der Kombination der Vorgaben der Bezugsnormen mit den höchst unterschiedlichen Anforderungen aus der Anwendung entstehen für die Hersteller von Kondensatoren immer neue Herausforderungen die zur Entwicklung immer neuer Serien und deren Markteinführung führen eg David Olalla ist Vice President Product Development Film Capacitors Industry Automotive TDK Electronics Felipe Oliveira ist Product Manager Industry Film Capacitors Industry Automotive TDK Electronics Sonstige Stressfaktoren Gemäß der IEC 60384-14 und AEC-Q200 sind die wichtigsten Belastungsfaktoren die Spannung die Temperatur und die Luftfeuchte Darüber hinaus sollte der Benutzer jedoch auch noch weitere Faktoren berücksichtigen um das für die jeweiligen Anforderungen am besten geeignete Bauelement auszuwählen bevor er einen Zulassungstest durchführt Ein gutes Beispiel dafür ist die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung dV dt die in Verbindung mit der Kapazität einen hohen Spitzenstrom Ipeak verursachen kann Ist dieser Spitzenstrom zu hoch und gleichzeitig mit hohen Spannungen oder hohen Temperaturen verbunden kann er die Innenkontakte des Kondensators beschädigen Bei einem hohen dV dt ist daher die ESL Ersatzserieninduktivität zu bewerten da dies zu Überspannungen führt was andere Bauelemente belastet SPICE-Modelle die sowohl im Frequenzals auch im Zeitbereich gültig sind eignen sich gut um all diese Effekte in der Gesamtschaltung zu simulieren Durch den Brummstrom Schaltfrequenzen des Umrichters und der Oberwellen entstehen thermische Verluste die den Kondensator und seine Umgebung erwärmen In Kombination mit hoher Spannung und Temperatur kann dies dazu führen dass das Bauelement thermisch durchgeht Keine der oben erwähnten internationalen Normen befasst sich mit dem thermischen Verhalten Bauelemente Datenblätter und Tools In den Datenblättern von TDK sind die relevanten IEC-Normen und die AEC-Q200-Konformität detailliert zusammengefasst Sowohl die Tests als auch die Grenzwerte sind gut beschrieben und der Anwender kann jederzeit auf sie zugreifen Darüber hinaus bietet TDK Simulationswerkzeuge CLARA