C gepolt zu bipolar zusammenschalten ?

Hallo zusammen,

Der reinen Lehre nach wird in dieser Schaltung der einzelne Kondensator dennoch mit verschiedener Polung - also mit Wechelstrom - gefahren, was ihm ziemlich schaden sollte.

Elkos kommen in Audioverstärkern entweder als Koppel- oder Entkoppelkondensatoren vor.
Entkoppelkondensatoren liegen üblicherweise an irgendeiner Betriebsspannung und werden daher gepolt betrieben.
Bei Koppelkondensatoren zwischen den Stufen kann es sein, dass dort eine Polung fehlt.

Reiner Wechselstrom - der da wirklich fließt, macht einem Elko jedoch überhaupt nichts aus.
Dafür ist er gemacht! Laden - entladen. Erst wenn sich durch einen zu langen Stromfluß eine Spannung in der falschen Richtung aufbaut, kann es problematisch werden.

Das Problem bei solchen Schaltungen ist weniger, dass der Elko falsch gepolt werden könnte, sondern, dass er NIE eine echte Spannung sieht. Er ist also über Jahre hinweg immer ganz entladen.
Und das tut ihm nicht gut. Nur eine anglegte Spannung kann die Isolationsschicht formieren.

Werden zwei Elkos wie erwähnt in Serie geschaltet, dann laden sich beide leicht auf, so dass beide eine kleine Vorwärtsspannung sehen.

Gruß
Bernhard

Bernhard, danke für die Antworrt.

Koppelkondensatoren sind ein gutes Beispiel.

aber, polare Kondensatoren sind nicht dazu gemacht falsch herum geladen zu werden, das wiederspricht schon dem Wort "polar".

Es fließt auch kein Wechselstrom durch den Kondensator. Dass hieße ja im schlimmsten Falle, dass positive (z.B. Ionen) und negative Ladungsträger irgendwie rekombinieren können. Dann ist er aber schon kaputt. Der Stromfluss tritt bei Wechselstrom nur durch das einseitige Laden und Entladen auf - ähnlich einem Stausee, dem keine konstante Quelle und keine konstante Senke be- und entwässert. Ein richtiger Flussanteil durch den See wird nie auftreten.

"Das Problem bei solchen Schaltungen ist weniger, dass der Elko falsch gepolt werden könnte, sondern, dass er NIE eine echte Spannung sieht."

und es wäre ja noch schöner wenn nie eine echte Spannung am Kondensator anliegt (was wäre ein unechte Spannung in diesem Fall) und natürlich hoffe ich dass Restleckströme die Kondensatoren über längere Zeit entladen.

"Er ist also über Jahre hinweg immer ganz entladen. Und das tut ihm nicht gut.

wieso ? Muss ich jetzt alle 2 Jahr alten Elkos, die nie im Betrieb waren, wegwerfen. Oder sprechen wir über 20 Jahre ?

Nur eine anglegte Spannung kann die Isolationsschicht formieren. "Werden zwei Elkos wie erwähnt in Serie geschaltet, dann laden sich beide leicht auf, so dass beide eine kleine Vorwärtsspannung sehen."

wieso ?
Ich kann mir auch vorstellen, dass die Kondensatoren sich leicht aufladen, wenn sie Antiparallel in Serie geschaltet sind, nur den physikalisch Effekt habe würde ich gerne wissen.
Die Aufladung wäre zudem eine gute Hypothese, eine praktischer Erfahrungswert wäre gut. hat jemand ein Gerät offen mit dieser Art von Schaltung und kann mal ein hochohmiges Voltmeter dran halten, ob die C's nach einem Tag Ruhe eine Selbstaufladung zeigen ?

Nur eine anglegte Spannung kann die Isolationsschicht formieren.

aber ich bekomme sie mit Oxidschicht gekauft, fertig eingebaut und betriebsbereit mit Oxidschicht, die Formierung findet ja bei der Produktion der Kondensatoren statt ?

weiterhin: Nehmen wir zwei Stufen an. Dabei erfüllt der Koppelkondensator den Zweck die Gleichspannungstrennung zwischen Ausgang Stufe 1 und Eingang Stufe 2 abzukoppeln. Üblicherweise hat der Ausgang einen undefinierten Restfehler (also +/. X Volt). Der Eingang wird normalerweise durch eine Halbleiter auch auf ein Potential gelegt, welches nicht Null ist. Nimm nur mal eine übliche einfache Differenzverstärkerschaltung wo die Basis gegenüber 0 (Emitter) mit ca 0.7V beaufschlagt wird, um den Eingangstransitor im Betriebspunkt zu halten. Wenn's so ideal wäre - was manchmal so gemacht wird - kann man auf den Koppelkondensator verzichten. Was ich hiermit sagen will, die Gleichspannungspotentiale zwischen den Stufen sind gering aber von der Richtung her unbestimmt.

Ich kann mir aber vorstellen, dass an deiner Idee was dran ist, wenn ich einen Entladungsstrom postuliere, der hinreichend klein bei Verpolung ist, dass die Oxidschicht nicht zerstört wird. Das erklärt aber nicht das anti-paralle Serienschalten und wäre bei Verwendung ohne eine entsprechende Spezifikation ein Risiko.

Weiterhin kann ich mir vorstellen, dass mann Absichtlich den Ausgang auf ein von Null verschiedenes Potential abgleicht um hier gezielt einen polaren Kondensator einzusetzen, nur dann benötige ich die Anti-Parallel Schaltung nicht. Damit können wir diesen Fall auch ausschließen.

Für mich bleibt damit die Frage offen, obwohl du einige interessante Aspekte aufgetan hast.

Grüße wh11

Hallo zusammen,

ich schreib später nochmal mehr.
Aber zuerst:

Die Oxid-Schicht baut sich bei 0V über dem Elko langsam ab. Nicht sofort, aber allmählich.
Bei diesem Abbau lädt sich der Kondensator auf eine kleine Spannung auf.
Mußt mal einen Elko aus der Bastelkiste nehmen, der dort schon länger liegt.
500mV oder 1V kann man da schon mal messen.

Und es ist in der Tat so, dass Elkos nur begrenzt lagerfähig sind, eben weil sich die Oxid-Schicht abbaut.
Daher besteht auch bei Geräten, die viele Jahre unbenutzt rumstanden beim Einschalten das Risiko, dass Elkos das nicht überleben. Man müßte sie erst wieder formieren.

Ist jetzt der betr. Elko z.b. niederohmig im Netzteil verwendet, wird anfangs ein erheblicher Formierstrom fließen. Dieser kann dazu führen, dass der Elko "durchschlägt" und danach einen Kurzschluß hat.

Echte DC-gekoppelte Schaltungen (also nicht nur innerhalb zweier oder dreier Transistoren, sondern von vorn bis hinten) sind nicht ohne weitere Schaltungsmaßnahmen zu gebrauchen. Es wird ja jegliche Offset-Spannung von der nächsten Stufe mitverstärkt.

Gruß
Bernhard

Na, das scheint doch spannend zu werden.

Wenn ich mal weiter spinnen darf, dann gibt es eine Grenzladung die nicht überschritten werden darf, um hier erfolgreich zu sein. Also richtige Auslegung der Schaltung erlaubt auch eine kleine dynamische Verpolung der Kondensatoren. Gibt es Werte ?

Und es ist in der Tat so, dass Elkos nur begrenzt lagerfähig sind

.

Also Freunde, heute schon eure Geräte eingeschaltet, damit die Elkos wieder ihre Oxidschicht halten können ? Naja, zumindest dieses Jahr !

Echte DC-gekoppelte Schaltungen (also nicht nur innerhalb zweier oder dreier Transistoren, sondern von vorn bis hinten) sind nicht ohne weitere Schaltungsmaßnahmen zu gebrauchen.

Es sei denn man hat einen Servo, der den Gleichspannungsanteil herausregelt.

Warte gespannt auf deine weitere Ausführung. Damit kann man dann auch die verpolte Serienschaltung begründen ? Am besten mit Parametern. Vielleicht sogar mit Referenz auf verschiedene Dielektrika und Oxidschichten - muß ja nicht alles von Bernhard kommen

Grüße wh11

Na da hab ich doch jetzt selbst was gefunden:

http://elektroniktutor.oszkim.de/bauteilkunde/aluelko.html

Also bei kleinen Wechselspannungen bis 1.5 V bei Al2O3 o.k. Vielleicht finde ich noch was zu Tantal.

Grüße wh11

Wenn man sich einen bipolaren Elko aus 2 normalen Elkos in Reihenschaltung baut ,
kommen dann die plus oder die minus Anschlüsse der beiden Elkos zusammen und warum ?

In einer Quad 405 Endstufenschaltung wurden auch 2 Elkos antiseriell zusammengeschaltet
und der Knotenpunkt über einen sehr hochohmigen Widerstand an Betriebsspannung gelegt .
So haben die Elkos eine DC-Vorspannung .
Sollte man das nicht immer so machen bzw nachrüsten ?

bukongahelas

Hallo bukongahelas,

Wenn man sich einen bipolaren Elko aus 2 normalen Elkos in Reihenschaltung baut , kommen dann die plus oder die minus Anschlüsse der beiden Elkos zusammen und warum ?

so wie ich diesen Link, den ich schon weiter oben gegeben habe, verstehe
[1] http://elektroniktutor.oszkim.de/bauteilkunde/aluelko.html

1. ist es für den Betrieb egal, ob + + oder - - verbunden ist.

2. weiterhin würde ich deine Beschreibung hier in die empfohlenen Maßnahmen einreihen, um diesen gemeinsamen Knoten auf ein definiertes Potential zu legen, bzw. vor zu großer Verpolung zu schützten. Ich denke das ist dort in [1] auch schon angedeutet. Also kennen wir hier jetzt die folgenden Maßnahmen.

a) Mit hochohmigen Widerständen parallel zu den C eine permanente Aufladung zu verhindern
b) Mit Dioden parallel zu den C eine Falschpolung zu begrenzen
c) über einen hochohmigen Widerstand diesen Knoten auf ein Potential zu legen.

3) von der Einstrahlungssicherheit würde man die + Pole zusammenschalten, dann liegen die großen Metallwickel auf mehr oder weniger - aber besser - definierten Potentialen.

Weiterhin scheint es so ( laut den Referenzen aus Wiki) für Tantalelkos, dass diese stabiler sind als man denkt, und auch stabiler als Al2O3 basierte Typen. Leider habe ich nicht die Zeit gefunden, die Referenzen durchzuarbeiten. Yamaha hat z.B. in den neuen 2100 und 3000 Verstärkern diese Art von serieller Verpolung in den Eingangs C verwendet. Wäre interessant zu wissen, wieso, ist dies ein Klanggewinn ? oder Marketing Gag (weils mehr nach (high end) gehobener Klasse riecht) ?. Bei früheren Geräten konnte ich mir das gut vorstellen, dass man zu solchen Maßnahmen greift, da damals sich die Technik in der Entwicklung befand. Heute gibt es Folien oder bipolare Elektrolyttypen, die diese Klimmzüge nicht mehr erforderlich machen - es sei denn man kann einen Klanggewinn daraus ableiten. Die Elektrodynamik ist auf diesem Gebiet vielleicht auch noch nicht da, wo sie hingehört und das Verständnis der Vorgänge bei der Speicherung und Ladungsbildung noch vielleicht in Kinderschuhen.

Grüße wh11

und damit darf ich mein geschreibsel noch ergänzen


Mit den Maßnahme a-c wären dann das Problem mit einem undefinierten Potential am Knoten behoben. (Das ist wahrscheinlich das, was Bernhard mit seinem Hinweis

"Das Problem bei solchen Schaltungen ist weniger, dass der Elko falsch gepolt werden könnte, sondern, dass er NIE eine echte Spannung sieht."

gemeint hat (ich hatte diesen Hinweis jedoch so am Anfang nicht verstanden, sorry).

weitherhin zu beachten. Die Referenz [1] gibt teilweise andere und weitere Gründe für die Schaltungsmaßnahmen an.

Grüße wh11