[christianw.]

Bei der Auswahl des passenden Kondensatortyps für das Ausgangsfilter (hier TPA3251D2) tun sich einige Fragen auf.

Keramik ist nach einiger Recherche aufgrund der Kapazitätsänderung (DC-Bias) und damit verbundenen auftretenden Verzerrungen "suboptimal" - daher Folie.

Aufgrund der Baugröße sind hier Polyester oder Polyethylene Terephthalate (PET) in der Auswahl, WIMA nennt das MKS4.

Schaltfrequenz hier 450-600kHz, PVDDmax=42V, PVDDnom=36V. Die Kondensatoren sind jeweils nach Masse geschaltet. Benötigt wird 1uF.

Grundlade der Fragen bilden die Datenblätter:

WIMA: http://www.mouser.com/ds/2/440/WIMA_MKS_4-4147.pdf
KEMET: http://www.mouser.com/ds/2/212/KEM_F3101_R82-540827.pdf
KEMET: http://www.mouser.com/ds/2/212/F3294_MMK-533994.pdf

Sehen die Kondensatoren hier DC, AC oder DC+AC? Wenn DC, würde hier eine 63Vdc Type reichen?

Wie ist das mit dem "dissipation factor" zu sehen, die Angaben sind leider nur bis 100kHz?

Was ist mit "Maximum Voltage (Vrms) vs. Frequency" (KEMET) bzw "Permissible AC voltage in relation to frequency at 10°C internal temperature rise" (WIMA) ? Hier muss zu höheren Frequenzen ja abgewertet werden.

Im Datenblatt:

http://www.mouser.com/ds/2/212/F3294_MMK-533994.pdf

(Seite 2) gibt es Derating-Charts für "Rated AC-Voltage vs. Frequency).

Schaut man da bei 20kHz?



Und wie ist das mit der Strombeöastbarkeit?

Wie wähle ich da den passenden Typen, nach welchen Kriterien erfolgt hierbei die Auswahl?

Edit:

Schaut man sich allerdings das EVM des TPA3116 an:

http://www.ti.com/tool/tpa3116d2evm

Dort werden auch nur X7R Keramiken verwandt.

Wenn Keramik also "problemlos" gehen würde, wäre der hier eventuell geeignet?:

Murata GRM55DR72D105KW01

http://psearch.en.murata.com/capacitor/p...W01%23.pdf

Folie kostet nur die Hälfte..

[christianw.]

Aktuelle Auswahl:

http://www.mouser.de/search/ProductDetai...001F00KI00

http://www.mouser.de/search/ProductDetai...C4100AA60K

http://www.mouser.de/search/ProductDetai...C4100Z370J

[alfsch]

...wer auf das Geschwätz der audio-freaks eh nix gibt : sollte nen X7R nehmen, den billigsten natürlich.

ansonsten...wer das Geschwätz glaubt....sollte sowas nehmen: MKP
http://www.mouser.ee/ProductDetail/Panas...DP6CvKA%3d

-- die gezeigten MKS Folien sind weder Fisch noch Fleisch

[christianw.]

Hmm laut Trevor Marshall:

http://www.trevormarshall.com/class-d-tutorial/

Keramik gegen Folie ist der Klirr doch nicht unerheblich. (Natürlich ist nicht bekannt, welche Keramik da ursprünglich drin war.)

Zitat:wer auf das Geschwätz der audio-freaks eh nix gibt : sollte nen X7R nehmen, den billigsten natürlich.

Naja, eine 100V X7R Type hat bei 40-50V schon 30-50% weniger Kapazität, das ganze dynamisch -> kein Problem?

Es würde mir aber wesentlich weiter helfen, wenn meine Fragen beantwortet wären, als einfach "nimm das" zu sagen. "Problem gelöst" - und beim nächsten Mal stehe ich wieder da.

Die genannten MKP sind in jedem Fall zu mechanisch zu groß.

Zitat:die gezeigten MKS Folien sind weder Fisch noch Fleisch

Das heisst? Zu hoher Verlustfaktor?

(Ich habe hier im ersten Layout MKS2 63V 1uF im Ausgangsfilter, die sind [bisher] nicht abgebrannt)

[voltwide]

Du mußt bei Kondensatoren mal unterscheiden zwischen Wechselstrom- und Wechselspannungsbelastung.
Dielektrische Verluste/dissipation factor stehen für AC-SPANNUNGsverluste.
Diese treten naturgemäß vor allem in Resonanzkreisen auf. Hier kommen COG und Folienkondensatoren zum Einsatz.
Für den Class-D-Amp stellt sich also die Frage nach dem Betrag der hochfrequenten Wechselspannungsbelastung - die ist gegeben durch den AC-ripple des Rekonstruktionsfilers, und bekanntermaßen eher gering. (Der Ausgangsfilter wird normalerweise weitab seiner Eigenresonanz angeregt)

Der ripple-STROM ist, bei bekannter Betriebsspannung, Frequenz und Ausgangsinduktivität ebenfalls bekannt und sollte für MLCCs kein Problem darstellen.
Bleibt also eigentlich nur noch die Frage nacht etwaigen nichtlinearen Verzerrungen mit MLCCs zu klären- Folie ist in dieser Hinsicht ausgesprochen unverdächtig.

Persönlich weigere ich mich, smd-Folienkondensatoren zu verbauen: Viel zu teuer, und mechanisch ausgesprochen fragwürdig, insbesondere die Kontaktierung bei Wima.

[christianw.]

Ich lass das erstmal so, 5*7.2mm MKS oder 1206 oder 1210.



Keramik würden mir diese zusagen:

http://www.mouser.de/search/ProductDetai...2A105MA35L

Datenblatt: http://psearch.en.murata.com/capacitor/p...A35%23.pdf


http://www.mouser.de/search/ProductDetai...1H105KA01L

Datenblatt: http://psearch.en.murata.com/capacitor/p...A01%23.pdf

------------------------------------------

Von Murata abgesehen, die ihren DC-Bias Kapazitätsverlust im Datenblatt angeben, sagt AVX für ihre X7R Keramiken:



Quelle: http://hep.physics.lsa.umich.edu/tdc/ima...atalog.pdf

Kann ich ja fast gar nicht glauben, da die weniger kosten.

http://www.mouser.de/search/ProductDetai...1C105KAT2A

Ist doch alles schice!

[christianw.]

Nach dem Application-Note von TI:

http://www.ti.com/lit/an/sloa119b/sloa119b.pdf

kann ich mir für AD-Modulation auch ein "einfaches" Filter bauen:



Für ~41kHz and RBTL = 3-4Ohm, komme ich auf 10uH und ~680nF.

Da "pässten" dann auch 2 MKP.

Währen wir wieder hier:

http://www.mouser.de/search/ProductDetai...W-FD2W684J

[E_Tobi]

Hi,

ich fang mal mit meinen bisherigen Erkenntnissen an:

Zitat:Original geschrieben von christianw.
Wie ist das mit dem "dissipation factor" zu sehen, die Angaben sind leider nur bis 100kHz?

Für mich nur eine komplizierte Art den ESR anzugeben.
(Edit: in anderen Disziplinen mag diese Form der Angabe zuverlässiger oder praktischer sein...)

Zitat:Original geschrieben von christianw.
Sehen die Kondensatoren hier DC, AC oder DC+AC? Wenn DC, würde hier eine 63Vdc Type reichen?

Zitat:Original geschrieben von christianw.
Was ist mit "Maximum Voltage (Vrms) vs. Frequency" (KEMET) bzw "Permissible AC voltage in relation to frequency at 10°C internal temperature rise" (WIMA) ? Hier muss zu höheren Frequenzen ja abgewertet werden.

Im Datenblatt:

http://www.mouser.com/ds/2/212/F3294_MMK-533994.pdf

(Seite 2) gibt es Derating-Charts für "Rated AC-Voltage vs. Frequency).

Schaut man da bei 20kHz?

Da gibts immer mehrere Faktoren. Bei der DC-Angabe spielt nur die Durchschlagsfestigkeit der Folie in den Wert rein. DC macht auch keine Verluste im Kondensator.

Bei AC zählen zusätzlich mit rein...
- Dielektrische Verluste
- Max. Spannungssteilheit
- Verluste am ESR

Die maximale AC-Spannung gegen Frequenz ist also mehr oder weniger eine "umgeschriebene" maximale Verlustleistung für 10 Grad Temperaturerhöhung.

Zitat:Original geschrieben von christianw.
Und wie ist das mit der Strombeöastbarkeit?

Solange die
- Verluste am ESR
- dielektrischen Verluste
- maximale Spannungssteilheit

nicht überschritten werden, darfst du so viel Strom dran tun wie du magst. Die Kontaktierung der Folien macht das (und noch mehr) leicht mit.


Alles in allem verstehe ich die FolienC-Datenblätter nicht wirklich. Alle Angaben sind für mich erst benutzbar nachdem man sie um fünf Ecken umgerechnet und miteinander verwurstelt hat...vielleicht sehe ich da aber auch irgendwas massiv falsch.

Die Auswahl von den Cs mache ich ungefähr so:

Ich rechne die AC-Ströme bei gegebenem Spannungshub die in den Kondensator sollen, damit das Ziel erreicht wird für das ich den Kondensator überhaupt erst brauche.

Dann schätze ich damit ab welche Maximalspannung auftreten kann (peakstrom mal ESR nicht vergessen). Nicht Betriebs- sondern wirklich Peak-Spannung, im ungünstigsten Fall.

Nach diesem Wert suche ich die DC-Spannungsfestigkeit aus.

Mit AC-Strom und Kondensatortyp rechne ich dann die Verluste aus. Bei Folien meistens müßig...kommt immer recht wenig raus, dabei.

Wenn die Werte die ich bis dahin habe zu dem ausgesuchten Kondensator-Datenblatt passen nehme ich den. Wenn der Kondensator zu gut ist versuch ichs nochmal mit dem nächst-billigeren. Bei einem zu schlechten nehm ich den nächst-besseren.


Dazu muss ich aber sagen, die Methode scheint ihre Schwächen zu haben. Im Resonanzkreis vom LLC kann man das ganze wirklich schön rechnen, weil alle Größen bekannt sind und quasi nur eine Frequenz über dem Kondensator liegt.

Laut Rechnung hätte es mit zwei FKP1 der gesuchten Größe gerade so mit ach und krach mit den +10grad Eigenerwärmung klappen sollen.

In der Realität haben sogar halb so große (Bauform) MKS4 ohne sichtbare Erwärmung funktioniert.

[ChocoHolic]

Eigene Verzerrungsmessungen zu den X7R habe ich nicht, aber die Messungen von Trevor erscheinen mir wegen der Spannungsabhängigkeit der Kapazität von X7R durchaus glaubhaft. Sogar so glaubhaft, dass ich bislang auf eigene Messungen verzichte und üblicherweise Folien-Cs verwende.

AC-Verluste hat Voltwide bereits angesprochen.
Auch bei den SMD-Folien muss ich ihm zustimmen. Meine Experimente
haben gezeigt, dass ich bei meinen Handlötungsaktionen die Dinger immer
schädige (unmittelbar messbarer Kapazitätsverlust), wenn nicht gar komplett zerstöre.

Was hier in der Diskussion noch fehlt ist das Thema der Induktivität.
Bei einer Filteranordnung wie in Christians letztem Post, kann man das dadurch
lösen, dass man für die beiden Cg SMD-Typen mit NPO Keramiken wählt.
Bei einfacheren Filtern mit nur einem Kondensatortyp sollte man sich ne Type raussuchen, die wenig Serieninduktivität mit sich bringt. Im Datenblatt meist spezifiziert in Form der Resonanzfrequenz oder Grafik Z vs f.
Üblicherweise nehme ich diese: http://www.wima.com/EN/WIMA_MKP_2.pdf
Bei geeigneter Wahl der Spannungsfestigkeit, so dass die AC-Verluste kein Problem werden, gehen aber auch MKTs ähnlicher Bauform. MKT ist aber halt nicht hip in Audiokreisen.

Die Panasonicteile
http://www.mouser.com/ds/2/315/Capacitor...215017.pdf
sehen auf den ersten Blick richtig gut aus. Beim zweiten Blick passt aber die Plausibilitätsprüfung nicht.
Beim 0.47uF-Typ ne Resonanzfrequenz von 10MHz würde einer Serieninduktivität von 0.5nH entsprechen. Bei Rastermaß 15 ist das IMHO nicht glaubhaft.
Bei 1kHz muesste die Impedanz des 0.47uF eigentlich 338 Ohm betragen, die Grafik zeigt aber 90 Ohm. Sehr seltsam was Panasonic da veröffentlicht.
Oder habe ich mich da gleich zweimal im Taschenrechner vertippt?

[alfsch]

Zitat:Da "pässten" dann auch 2 MKP. 88

Da "bassadn" dann .... sollte das wohl sein

+ jo, die Resonanz scheint "etwas hoch gegriffen"
btw ich hab welche hier, etwa selber Typ, MKP, mit 18nF /100V , reso. bei 15 MHz ;
ergibt rund 5nH ;

[christianw.]

Vielen Dank für die umfangreichen Erfahrungen und Ausführungen.

Das Thema LC-Filter führe ich gerne im Amp-Thread weiter:

https://stromrichter.org/d-amp/include.p...post150688

[voltwide]

Zitat:Original geschrieben von E_Tobi

Hi,

In der Realität haben sogar halb so große (Bauform) MKS4 ohne sichtbare Erwärmung funktioniert.

Kann auch anders kommen. Für 230V-LLC-Wandler nehme ich X-Kondensatoren, an denen durchaus auch schon mal 10..20C Temperaturzunahme im Dauerlastfall auftraten. Einer von Rifa ist bei solch einem Test geplatzt.

MKS4 nehme ich nicht - MKP10 sind besser imho.

[E_Tobi]

Ja, fürs Endprodukt wird das sicherlich nicht riskiert. Das ist mir deutlich zu heiß, wegen den paar Cent Einsparung. Ich war nur verwundert dass die Parameter offenbar doch so weit streuen...

[ChocoHolic]

...also diese MKP2-Typen sind der absolute Knüller
http://www.scbt.com/table-mkp-2.html

Die elektrische Spezifizierung lässt zwar zu wünschen übrig, aber die zu erwartenden Baugrößen sind wirklich vielversprechend. Ein ganzer MKP in Molekülgröße!
Und wenn dann noch der Preis je Molekül passt...

[alfsch]

Zitat: Für 230V-LLC-Wandler nehme ich X-Kondensatoren

da hab ich eher schlechte Erfahrung mit X2 Typen ->
die sterben oft oder verlieren massiv Kapazität ; Grund vmtl. : sie sind ja extra so gebaut (sehr dünne Metallisierung) einen Schluss zu verhindern, durch besonders gute "Selbstheilung" ; leider "brennt" die Metallschicht offenbar auch gelegentlich ohne Überlastung ab....ich empfehle : MKP (Wima, klar, aber auch epcos und andere sind gut - zT sogar noch niederohmiger ) die bessere innere Leitfähigkeit bemerkt man an der geringeren Temp. unter Last

[E_Tobi]

Im Filter vor einer PFC hab ich auch mal mit verschiedenen (neuen) X-Typen und ähnlichen Folien gespielt, alle mit gleicher Kapazität.

Rausgekommen ist, oh Wunder, dass die billigen Chinaböller manchmal ESRs bis in den Ohm-Bereich "schaffen"...manchmal aber auch nicht...ganz heftig. Die schlechtesten hätte man (nicht aus EMV-Sicht) auch gleich weg lassen können. Am besten waren die teuren vom Würth (Edit: Natürlich nicht von Würth selber....umgelabelt halt)...aber, wie Alfsch schon andeutete, waren sie trotzdem ein Stück schlechter als z.B. MKP10 von Wima.

Unter den Vorraussetzungen stellt sich die Frage nach Kosteneinsparung echt nicht mehr...egal wie teuer die X-Kondensatoren sind. Wenn die Chinaböller aus Kostengründen rein sollen kann man gleich an der Entwicklung weiter sparen und das ganze Filter einfach weg lassen...


Der Kapazitätsverlust mit dem Alter und ESR-Gewinn....hier, z.B.:
https://youtu.be/qGc9-ToEiIQ?t=223

[voltwide]

Ja, der Kapazitätsverlust im Alter ist leider ein weit verbreitetes Phänomen.
An manchen Tagen fühlt man sich wie ein billiger, chinesischer Folienkondensator: Schwindende Kapazität bei erhöhtem Widerstand/Altersstarrsinn

[Basstler]

Zitat:Original geschrieben von voltwide

Ja, der Kapazitätsverlust im Alter ist leider ein weit verbreitetes Phänomen.
An manchen Tagen fühlt man sich wie ein billiger, chinesischer Folienkondensator: Schwindende Kapazität bei erhöhtem Widerstand/Altersstarrsinn

Ein klassischer Gucki Satz

[christianw.]

Jemand Erfahrung mit asiatischen Folienkondensatoren?

Da gibt es:

CBB13 = PPN
CBB18
CBB21 = MPP
CBB22 = METALLIZED POLYPROPYLENE -> MPF
CBB81 = PPS (Polyphenylensulfid)

Z.B.:

http://www.ebay.de/itm/252225663057

http://www.ebay.de/itm/321530075963

http://www.ebay.com/itm/161841731057

[voltwide]

Die, die ich bisher so hatte, sind bislang nicht negativ aufgefallen.
Unterschiede wird es geben in den dieelektrischen Verlusten - also bei HF-Wechselspannungsbelastung. (Temperaturmessung im LLC-Konverter)

Andererseits ist die Wechselspannungsbelastung im class-d-Filter eher gering, und von daher hätte ich an dieser Stelle keine Bedenken. Audio-relevante Nicht-Lineartäten würde ich in keinem Fall erwarten.