Problem mit Tantalkondensatoren
Martin Jahn
kürzlich sind mir wieder 2 Laborgeräte wegen Kurzschluss von
Tantalkondensatoren ausgefallen. Das Problem tritt hauptsächlich bei selten
genutzten Geräten auf - das ist wohl bekannt - ich nehme diese Geräte zwar
alle wieder mal zyklisch in Betrieb und lasse sie 2/3 Stunden laufen aber
das scheint nicht viel zu nutzen - oder mache ich es dadurch gar noch
schlimmer ?? Erstaunlicherweise war das Problem bereits 1982 bekannt, dort
berichtet die Oktoberausgabe der Elektor von "Tantalalternativen" vermutlich
war aber seinerzeit das Problem der Alterung noch nicht bekannt, denn dort
nennt man als Ursache der Kurzschlüsse nur " alle Arten der Überlastung".
Vielleicht gibt es inzwischen Erkenntnisse wie man die "Altgeräte"
idealerweise betreiben muss um solche Ausfälle zu minimieren ohne die C´s
tauschen zu müssen. Es ist mit der Zeit eher lästig wenn man dauernd an den
Laborgeräten rumreparieren muss - die sollen einfach nur funktionieren !
Wie ist das eigentlich aktuell, sind nicht die SMD Elkos in Chipbauform
auch Tantals ?? Was wird da in ein paar Jahren sein oder hat man das Problem
heute im Griff.
Beste Grüße
Martin Jahn
Rafael Deliano
Die alten Tantalperlen hatten Lackumhüllung
genau wie die Kohleschichtwiderstände
von ehedem. Der Lack ist nicht hermetisch dicht
wodurch langsam Feuchtigkeit eindringt was
chemische Veränderung ( Korrosion ) begünstigt.
Die beschleunigt sich mit erhöhter Temperatur
( Arrhenius ).
> alle wieder mal zyklisch in Betrieb
> oder mache ich es dadurch gar noch schlimmer ??
Es ist vermutlich nur die Wahl zwischen Teufel
und Belzebub weil die Bauteile dann ja belastet
werden.
Bei den besonders gefährdeten hochohmigen
Kohleschichtwiderständen von ehedem die im Betrieb
nicht selbst Verlustleistung erzeugten wurde
empfohlen sie in der Nähe von Leistungsbauteilen
zu montieren, damit die Feuchtigkeit im Betrieb
ausgeschieden wird. Das war aber die Röhrenzeit
der End-50er, heute wohl kaum noch praktikabel.
Bei all diesen Geräten die durch den Total-
ausfall von Kondensatoren auffallen, muß man auch
damit rechnen daß die Kohleschichtwiderstände
unbemerkt wegdriften. Die hochohmigen weil sie
besonders gefährdet sind, die niederohmigen wenn
sie heizen und den Lack besonders schnell demolieren.
Kühl & trocken lagern.
Letzteres könnte bei Geräten ohne Lüftungsschlitze
durch die Trockenmitteltütchen begünstigt
werden. Das würde aber aber wohl vorraussetzen,
daß man bei Inbetriebnahme das Tütchen tauscht.
MfG JRD
Martin Jahn
> wodurch langsam Feuchtigkeit eindringt
Vollkunststoffgehäuse, ich glaube nicht dass hier Feuchtigkeit die Ursache
des Ausfalls war. Die Geräte werden auch in ( bedingt )entfeuchteten
Räumlichkeiten gelagert <= 50% rel Feuchte. Es gab auch Tantals aus DDR
Produktion in meist gelben oder blauen, viereckigen Kunststoffgehäusen bei
denen tritt der Fehler fast immer auf. Ich habe hier noch eine Kiste mit DDR
Funktechnik (UFT721) rumliegen in denen die Dinger verbaut sind - die hatten
vor ca. 5 Jahren alle noch funktioniert neulich mal getestet - alle
Kurzschluss ! Je nachdem in welchem (niederohmigen) Schaltungsteil sie
verbaut sind fangen sie auch an zu brennen und versauen das Labor mit nettem
schwarzen Ruß.... Ein weiteres Gerät welches regelmäßig benutzt wird aus der
gleichen Serie funktioniert bis heute tadellos. Es muss also einen direkten
Zusammenhang geben zwischen Lagerung ohne Spannung und der Ursache für den
Kurzschluss. Wärme entsteht in diesen Geräten beim Betrieb eher nicht sodass
ich die thermische Komponente als Einfluss auf den Fehler ausklammern würde.
Ich vermute vielmehr in den Tantals läuft wenn sie nicht an Spannung liegen
ein chemischer Prozess ab der früher oder später zum Kurzschluss führt. Ich
hatte schon Tantals aus meinem Sortiment die haben noch nie Spannung gesehen
hatten aber bereits Kurzschluss das war aber die Tropfenbauform mit
Lackumhüllung.
Gruß
Martin Jahn
Stefan Brroering
d.h., wenn man einen Tantalkondensator z.B. in einem Netzgerät zur Siebung
der Betriebsspannung einsetzt, fließt beim Einschalten kurzzeitig ein
unzulässig hoher Strom in den Elko. Irgendwann ist der dann einfach tot.
Etwas ähnliches passiert, wenn der gelandene Elko kurzgeschlossen wird.
Deshalb Tantalkondensatoren nicht zur Siebung von Versorgungsspannungen
verwenden.
Gruß
Stefan
Stefan Heimers
> Ein Problem mit Tantalkondensatoren ist die mangelnde Schaltfestigkeit.
> d.h., wenn man einen Tantalkondensator z.B. in einem Netzgerät zur Siebung
> der Betriebsspannung einsetzt, fließt beim Einschalten kurzzeitig ein
> unzulässig hoher Strom in den Elko. Irgendwann ist der dann einfach tot.
...wobei man anfügen muss, dass es sich dabei oft um einen Folgefehler
handelt. Der "normale" Ladekondensator verliert durch Alterung Kapazität.
Deshalb wird er schneller geladen und somit die nachfolgenden Tantals
überfordert. Also vor dem Tantaltausch auch die grossen Elkos prüfen.
Stefan
--
Stefan Heimers
http://www.heimers.ch/
Thomas Kindler
Gilt das eigentlich wirklich so allgemein?
Bei Conrad gibbet z.B. #501226 "Tantal-Chip-Kondensator Low ESR", die
extra für Schaltregler-Anwendungen sein sollen..
--
thomas....@gmx.de,
www.microsoft-hellhounds.de
www.bredobrothers.de
Dieter Wiedmann
> > Deshalb Tantalkondensatoren nicht zur Siebung von Versorgungsspannungen
> > verwenden.
>
> Gilt das eigentlich wirklich so allgemein?
Nein.
> Bei Conrad gibbet z.B. #501226 "Tantal-Chip-Kondensator Low ESR", die
> extra für Schaltregler-Anwendungen sein sollen..
Aber eben nicht für 50/100Hz.
Gruß Dieter
tekamn
da man oft Impulsspitzen aus 50Hz Versorgungen braucht in
entsprechenden Schaltungen. Das ist nun akademisch darüber zu
entscheiden ob Du den Zweck als 50Hz siebugn oder als "höherfrequent"
da Impulsbelastung siehst
Und z.b. Tektronix siebt mit Tantal seit Jahrzehnten die LV-Spannungen
in z.B.Scopes mit 50 Hz NT (4xx, 7xxx, 5xxx, etc.)
Es ist wohl besser formuliert wenn man sagt:
- bei kleiner Bauform und
- mit niedrigem ESR und
- in impulsbelasteten Schaltungen
wenn man da Spannungen sieben muß, dann war zumindest in der
Vergangenheit Tantal die geeignete Wahl.
Man darf bei Tektronix davon ausgehen das die Entwickler wußten was
sie taten ;-)
Heute mag es ggfs. bessere Alternativen geben, was würdet Ihr
vorschlagen wenn man so einen alten defekten Tantal tauschen muß?
hth,
Andreas
Rafael Deliano
spezifiziert sind ist neu ca. 90er Jahre. In den 80ern
gabs exotische schaltfeste Alu-Serien mit festem
Elektrolyten z.B. von Valvo ( SAL-RP, SAL-RQ )
explizit als Ersatz für Tantals.
Bei Z-Dioden sind die Suppressordioden die ohne
Vorwiderstand einiges aushalten auch erst verzögert
gekommen, ca. ab den 80ern handelsüblich ( mil &
aerospace schon früher ).
>> Deshalb Tantalkondensatoren nicht zur Siebung von
>> Versorgungsspannungen verwenden.
> Gilt das eigentlich wirklich so allgemein?
Formal gilt was im Datenblatt steht, aber das ist
bei Consumertantals meist recht knapp.
Auszug Siemens 1985 Typen für "erhöhte Anforderung"
in Plastikbecher, deshalb Angaben zur Lebensdauer:
http://www.embeddedFORTH.de/temp/tant.pdf
Sie sind nominell "schaltfest", man vgl aber die
Definition dazu Seite 3 unten.
Höhere Nennspannung nehmen verbessert
Zuverlässigkeit vgl. Seite 5.
Derating für Wechselspannung vgl Seite 1.
MfG JRD
Robert Obermayer
>> die extra für Schaltregler-Anwendungen sein sollen.
> Die weite Verbreitung von Typen die dafür
> spezifiziert sind ist neu ca. 90er Jahre. In den 80ern
> gabs exotische schaltfeste Alu-Serien mit festem
> Elektrolyten z.B. von Valvo ( SAL-RP, SAL-RQ )
> explizit als Ersatz für Tantals.
Niederimpedant und hochbelastbar auf jeden Fall, und schaltfest
anscheinend auch.Hab noch nicht gehört dass die Teile oft ausfallen würden.
Ansonsten gibts bessere Tantals, z.b. AVX TPS oder Kemet T510 die
speziell auf Schaltfestigkeit optimiert sind wenn man was in der
Standard-SMD-Bauform braucht.Für bedrahtetes siehe oben.
Bei Neudesigns würde ich über Keramiks nachdenken.Prinzipiell sehr
haltbar und belastbar, allerdings eben nur begrenzte kapazität/Spannung.
Da tut sich allerdings noch einiges, ich hab noch ein paar
Keramik-Muster von ca. '00 mit 10µ 16V in 1210...Heute gibts schon um
die 100µ 10v in 0805...
Ralph A. Schmid, DK5RAS
>Da tut sich allerdings noch einiges, ich hab noch ein paar
>Keramik-Muster von ca. '00 mit 10µ 16V in 1210...Heute gibts schon um
>die 100µ 10v in 0805...
Oha - das klingt sehr spannend! Danke für den Hinweis, da muß ich mal
ein wenig forschen...könnte das Ende elektrolytischer Cs in vielen
meiner Applikationen sein, ich mag die Dinger eh nicht. Oft schwer
reproduzierbar im Verhalten, und etwas, äähm, spontan.
Rafael Deliano
> könnte das Ende elektrolytischer Cs
* Mechanisch grosse ( >1206 ) Vielschichtkondensatoren
können beim Einlöten brechen wegen mechanischer
Verspannung.
* Preiswerte Kerkos grosser Kapazität sind meist aus
Material wie Z5U die bezüglich Tempco, Spannung
recht eigenwillig sind und eigentlich nur als
Abblockkondensatoren gedacht waren. Für Analogschaltungen
zweifelhaft.
* Auch gutes Kerko-Material kann aufgrund piezoelekrischer
Effekte bei mechanischem Druck bei Vibration zu
Signalquelle werden.
MfG JRD
Ralph A. Schmid, DK5RAS
>* Mechanisch grosse ( >1206 ) Vielschichtkondensatoren
> können beim Einlöten brechen wegen mechanischer
> Verspannung.
Das ist bekannt, sowas repariere ich tagtäglich :)
>* Auch gutes Kerko-Material kann aufgrund piezoelekrischer
> Effekte bei mechanischem Druck bei Vibration zu
> Signalquelle werden.
Bei mir geht es vor allem um Wechselspannungskopplung für niedere
Frequenzen bei bei niedriger Impedanz, dafür scheint mir das geeignet.
>MfG JRD
Ralph.
Rafael Deliano
> Frequenzen bei bei niedriger Impedanz,
> dafür scheint mir das geeignet.
Für Audio wärs nicht optimal.
MfG JRD
Georg Acher
>* Auch gutes Kerko-Material kann aufgrund piezoelekrischer
> Effekte bei mechanischem Druck bei Vibration zu
> Signalquelle werden.
Und der Effekt geht natürlich auch rückwärts. Da kann eine PWM zur
Hintergrundbeleuchtung schon ziemlich laut in den Siebkondensatoren werden...
--
Georg Acher, ac...@in.tum.de
http://www.lrr.in.tum.de/~acher
"Oh no, not again !" The bowl of petunias