Kondensatoren von Panasonic für USB-PD-Geräte

Kompakte und effiziente Systeme für standardisierte DC-Stromversorgungen

Die Firma Panasonic ist ein Anbieter vieler innovativer elektronischer Komponenten. Eine der wichtigsten Produktgruppen in diesem Sortiment sind Kondensatoren, die für den Aufbau von Stromkreisen für DC-Geräte entwickelt wurden – dazu gehören Elemente, die den Parametern des neuesten USB-PD-Standards entsprechen.

Die neuesten Anforderungen des USB-PD-Standards, also USB Power Delivery, in der Version 3.1 legen erhöhte Leistungsparameter fest, die über USB-C-Steckverbindungen (de facto internationaler Standard für Geräte, die Gleichstrom benötigen) bereitgestellt werden können. Dies erfordert den Bau von effizienten und gleichzeitig kompakten Netzteilen. Um deren Konstruktion zu ermöglichen und die hohe Lebensdauer der Endprodukte zu gewährleisten, liefert Panasonic eine Reihe von innovativen Kondensatoren, die sich durch kleine Abmessungen, Langlebigkeit und eine breite Charakteristik auszeichnen. Nachfolgend präsentieren wir einen Querschnitt dieses Angebots, das direkt aus den Lagern von TME verfügbar ist.

USB-PD-Standard 3.1

Viele Jahre lang hatten Verbraucher und Hersteller mit dem Problem des Mangels an internationalen Standards im Bereich der DC-Stromversorgung zu kämpfen. Während Batterie- und Akkustromquellen standardisiert wurden, erwies sich die Nutzung von Netzteilen und Ladegeräten als problematisch. In der Regel benötigte jedes Gerät einen separaten AC/DC-Wandler mit spezifischen Parametern und Anschlussformaten: nicht nur in der richtigen Größe und Form, sondern auch in der Polarität. Erst zu Beginn des 21. Jahrhunderts, mit der zunehmenden Beliebtheit von USB, begann sich die Situation zu stabilisieren. Es entstand jedoch ein anderes Problem, nämlich die Einschränkungen der elektrischen Charakteristik, die in älteren USB-Normen festgelegt waren. Glücklicherweise wurde in den letzten Jahren durch die Bemühungen internationaler Organisationen, Hersteller und Gesetzgeber die Technologie Power Delivery entwickelt und implementiert, die eine breite Verwendung von USB-C-Anschlüssen für Anwendungen ermöglicht, bei denen Spannungen und Ströme weit über den in kleinen elektronischen Geräten üblichen Werten erforderlich sind.
 

Die vollständige Entfaltung des Kürzels USB-PD ist Universal Serial Bus Power Delivery. Und obwohl dieser Standard vom Interface zur Datenübertragung abstammt, ist diese Funktionalität heute optional. Dennoch wird die Implementierung einer separaten Kommunikationsschiene zwischen Netzteil und Empfänger angenommen. Ihr Ziel ist die Spannungsverhandlung. Zunächst liefert das Ladegerät/der Wandler standardmäßig 5V, dieser Wert kann jedoch erhöht werden, wenn das angeschlossene Gerät eine entsprechende Nachricht sendet. Dadurch ermöglicht USB-PD die Bereitstellung von Spannungen von 5V, 9V, 15V, 20V, 28V, 36V oder 48V, also eine höhere Leistung unter Verwendung von Kabeln, die Ströme bis zu 5A (sogar 240W) unterstützen.

Diese Funktionalität ermöglicht es, dass Geräte schneller geladen werden können und dass mit einem Standard-USB-C-Anschluss verschiedene Geräte mit Strom versorgt werden können, nicht nur Smartphones, sondern auch Laptops, Dockingstationen und in Zukunft auch kleine Haushaltsgeräte (z.B. Haartrockner), Elektrowerkzeuge, Lötkolben usw. Diese Möglichkeiten eröffneten sich mit der Einführung des USB-PD-Standards 3.1, der zusammen mit dem USB-C-Format und Ende 2024 zur verbindlichen Norm in den Ländern der Europäischen Union wurde.

Erhöhte Stromstärken und erhöhte Spannungen, die in Netzteilen mit der Technologie Power Delivery auftreten, erfordern den Einsatz von Komponenten mit breiten Parametern. Dies gilt insbesondere für Filter-, Schutz- und Entkopplungskondensatoren. Hier kommen die von Panasonic angebotenen Lösungen ins Spiel: Elemente, die dank innovativer Konstruktion nicht nur hervorragende Charakteristiken und Langlebigkeit aufweisen, sondern auch kompakte Abmessungen. Nachfolgend stellen wir die wichtigsten Gruppen dieser Produkte vor. Alle von ihnen empfiehlt der Hersteller für den Einsatz in USB-PD-Schaltungen. 

Panasonic Kondensatoren für USB-PD-Schaltungen

Bei der Besprechung des breiten Sortiments an Panasonic-Kondensatoren ist zunächst zu betonen, dass die folgende Aufteilung auf der Technologie ihrer Herstellung basiert. Im Portfolio des Anbieters sind diese Produkte in eine Reihe von streng spezialisierten Serien mit bestimmten Eigenschaften unterteilt. Bei der Suche nach einer Lösung für ein bestimmtes Projekt ist es am besten, unseren Katalog zu nutzen, in dem alle Elemente detailliert parametrisiert sind, sodass man Produkte finden kann, die genau den Anforderungen des Stromkreises entsprechen.

OS-CON Familie

Die Produktfamilie OS-CON umfasst Aluminium-Polymer-Kondensatoren. Sie zeichnen sich durch einen niedrigen äquivalenten Serienwiderstand, den sogenannten Low ESR, sowie eine hohe Beständigkeit gegen hohe Ripple-Ströme aus. Ihr unbestreitbarer Vorteil ist auch die lange Lebensdauer (bis zu 20000h) und die hohen thermischen Parameter, z.B. die Möglichkeit eines stabilen Betriebs bei Temperaturen von -55°C bis 125°C. Diese Art von Elementen ist in Gehäusen für die SMD- und THT-Montage (Oberflächenmontage, Durchsteckmontage) erhältlich. Aus dem TME-Katalog können sie in Kapazitäten von 3,3µF bis 2,7mF und für Spannungen bis zu 100V DC erworben werden, also mit einem mehr als zweifachen Sicherheitsabstand zu den Anforderungen von USB-PD 3.1. Detaillierte Informationen über die Technologie, ihre Vorteile und Anwendungen in Netzteilen (am Beispiel von LED-Treibern) werden im folgenden Videomaterial vorgestellt.
   

Kompakte POSCAP-Kondensatoren