Warum werden Kondensatoren mit unausgeglichenen Toleranzen verkauft?

Kurzversion: Einige Kondensatoren (und vermutlich auch andere Komponenten) werden mit unsymmetrischen Toleranzen verkauft. Warum?

Erläuterung:

Viele Keramikkondensatoren sind zum Beispiel mit einer Toleranz von + 80% -20% oder etwas ähnlich Unausgeglichenem gekennzeichnet.

Nehmen wir zum Beispiel an, ich habe einen Kondensator mit dem (zugegebenermaßen erfundenen) Wert von 17 pF und einer Toleranz von + 80%, -20%.

(Missbrauch wichtiger Zahlen bitte ignorieren.)

• Maximaler Wert: 17 pF * (1 + 80%) = 17 pF * 1,8 ≈ 30,6 pF
• Mindestwert: 17 pF * (1 - 20%) = 17 pF * 0,8 0.8 13,6 pF
• Mittelwert: (30,6 pF + 13,6 pF) / 2 ≤ 22,1 pF
• Toleranz über Mittelwert: (30,6 pF - 22,1 pF) / 22,1 pF ≈ + 38,5%
• Toleranz unter dem Mittelwert: (13,6 pF - 22,1 pF) / 22,1 pF F -38,5%

Man kann mit Recht sagen, dass dieser angeblich "17pF" -Kondensator praktisch mit einem 22pF-Kondensator mit einer Toleranz von ± 40% identisch ist.

Nach einem ähnlichen Verfahren sollte ein Kondensator mit 10000 pF + 80% -20% (ein realer Wert aus einem Katalog, nicht erfunden) etwa ± 40% wie ein Kondensator mit 13000 pF sein.

Wenn ich also sage, dass ich eine Komponente eines bestimmten Werts haben möchte, warum werde ich dann an etwas verkauft, das mit größerer Wahrscheinlichkeit über diesen Wert hinausgeht, als ihn unterschreitet? Ist dieses Ungleichgewicht für jemanden von Nutzen?

Im Gegensatz zu Widerständen, deren Preis im Wesentlichen unabhängig vom Widerstand ist, außer bei Extremwerten, die weniger als 0,01% des Marktes ausmachen, haben die meisten Kondensatortypen Kosten, die stark an die Kapazität gebunden sind - die Herstellung einer großen Obergrenze kostet mehr als eine kleine einer. Darüber hinaus werden Kondensatoren häufig unter Umständen verwendet, bei denen eine Kappe, die größer als angegeben ist, bis zu einem bestimmten Grenzwert möglicherweise besser als die angegebene funktioniert, aber die größere Kappe möglicherweise keinen höheren Preis wert ist.

Angenommen, ein Entwickler stellt fest, dass ein Gerät mindestens 8 uF benötigt, um in einer bestimmten Situation ordnungsgemäß zu funktionieren, aber alles, was bis zu 20 uF reicht, funktioniert genauso gut. Einige Hersteller können Geräte innerhalb von +/- 20% ihres Ziels produzieren. andere Hersteller sind in der Lage, +/- 33% ihres Ziels zu erreichen. Wenn veröffentlichte Toleranzen symmetrisch wären, müsste man angeben, dass das Teil entweder 10uF +/- 20% oder 12uF +/- 33% sein könnte - etwas umständlich. Wenn Hersteller jedoch konventionell -20% für die untere Toleranz verwenden und die obere Toleranz nach Bedarf anpassen, ist es möglich, Teile mit unterschiedlichen Toleranzen direkt zu vergleichen und zu ersetzen, ohne den Schaltkreisbetrieb zu beeinträchtigen.

Sie sehen meist die Toleranz von -20% + 80% für Keramik mit Y im Namen. Diese Keramiken haben eine gute Energiedichte, sind jedoch insofern "schlampig", als die Endkapazität mit der Temperatur und der angelegten Spannung variiert und signifikante Herstellungsschwankungen aufweist.

Diese Kondensatortypen sind in Großserienanwendungen sinnvoll, da sie etwas billiger herzustellen sind als solche mit anderen Keramiken und engeren Toleranzen. Ihre Hauptanwendung sind Bypasskappen und Sekundärfilter an Netzteilen. In diesen Anwendungen kann die Schaltung auf eine minimale Kapazität angewiesen sein, aber viel mehr verursacht keine Probleme. Die Hersteller wissen dies und spezifizieren diese Kondensatoren daher mehr für ihren garantierten Mindestwert, der dem wahrscheinlichsten Mittenwert entspricht.

Wenn Sie keine großvolumige Anwendung haben, bei der die geringen zusätzlichen Einsparungen für die Keramik vom Typ Y einen Unterschied ausmachen, würde ich mich einfach von ihnen fernhalten.

Für die Toleranz ist die Bewertung die zulässige Abweichung vom Nennwert . Wie Supercat hervorhebt, ist dies in der Regel sinnvoller, wenn sich die negative Seite nicht so stark ändert, da es Ihnen bei vielen Anwendungen (z. B. Bulk-Kapazität) normalerweise nichts ausmacht, wenn sich die Kapazität erheblich erhöht, eine erhebliche Reduzierung jedoch Probleme verursachen kann .

Beachten Sie, dass die EIA-Toleranz von Z -20% und + 80% beträgt, um die Toleranz gegenüber dem Temperaturkoeffizienten abzugleichen. Dies ist die entgegengesetzte Asymmetrie zu einem V-Temp-Koeffizienten von + 22%, -82%.

Für den Temperaturkoeffizienten:

Ich denke, der für die Toleranz angegebene Wert -20%, + 80% bedeutet die maximale Änderung der Kapazität im Nenntemperaturbereich.
Wenn wir uns ein typisches Y5V-Dielektrikum ansehen (aus einem der Vishays-Datenblätter), sehen wir, dass die Kurve bei 25 ° C nicht symmetrisch ist (was normalerweise der Grund für den markierten Wert ist). Dies würde ungefähr mit + 20, -70 bewertet werden.

Hier ist ein weiteres Diagramm für einen Aluminiumelektrolyten mit einer anderen (aber immer noch asymmetrischen) Kurve - wahrscheinlich mit +10, -20 bewertet:

Es scheint, dass die Toleranzcodes alle Toleranzen haben, in die die tatsächlich getestete Toleranz "passt" (dh die maximal zulässige Änderung), so dass zum Beispiel den +20, -70 wahrscheinlich der V-Code (+22, -82) zugewiesen wird, wie dies garantiert ist innerhalb dieser Bewertung zu sein (daher Y5V)