Alterung und In-Circuit-Charakterisierung von AL-Elektrolytkondensatoren

In dieser Application Note befassen wir uns mit der Charakterisierung von Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren, die speziell in AC-DC-Leistungswandler-Anwendungen eingesetzt werden. Es wird erläutert, warum diese Kondensatortechnologie eine kritische Rolle für die Lebensdauer spielt und nicht einfach durch eine andere Technologie ersetzt werden kann. Verschiedene Alterungseffekte des Kondensators werden diskutiert. Wir gehen auf die Verwendung des Kondensators in verschiedenen AC-DC-Wandlertopologien ein. Mit Hilfe von Simulationsschaltungen wird der Kondensator genauer analysiert, bevor geeignete Messungen durchgeführt werden, um ein reales Beispiel eines Schaltnetzteils (SMPS) zu demonstrieren.

Nach der Einführung in die Grundlagen und Theorie der Aluminium-Elektrolytkondensatoren werden in dieser Application Note auch alle wichtigen und möglichen Messungen von Kondensatorparametern wie Kapazität, äquivalentem Serienwiderstand (ESR) und Rippelstrom vorgestellt. Dazu gehören In-Circuit-Messungen, die mit einem Oszilloskop durchgeführt werden können. Zusätzlich wird eine LCR-Messbrücke verwendet, um präzise Messwerte zu erhalten. Die beiden Messverfahren werden dann miteinander verglichen. Darüber hinaus wird die erforderliche Messhardware für die In-Circuit-Messungen und die Brückenmessung diskutiert und vorgestellt.

Abschließend werden zwei verschiedene Methoden zur Berechnung der Lebensdauer vorgestellt, und anhand eines realen Beispiels werden die Vor- und Nachteile der verschiedenen Methoden verglichen.

Ich bedanke mich bei Frank Puhane von der Würth eiSos GmbH & Co. KG, der mir alle Aluminium-Elektrolytkondensatoren, auch den präparierten Kondensator mit eingebauten Temperatursensoren, für die Messungen zur Verfügung stellte. Mit seinem fundierten Fachwissen leistete er einen wertvollen Beitrag zu dieser hochwertigen Application Note.