Die Leistungsdichte moderner Leistungselektronik steigt kontinuierlich, insbesondere in den Bereichen Elektromobilität und dezentrale Energieversorgung. Gleichzeitig werden höhere Anforderungen an die Zuverlässigkeit, Vibrationsfestigkeit, das thermische Management und die Integration in immer kompaktere Baugruppen gestellt. Dabei spielt die Auswahl geeigneter passiver Komponenten, insbesondere von Aluminium-Elektrolytkondensatoren, eine entscheidende Rolle.
Zylindrische Standardbauformen stoßen bei hohen Anforderungen an Packdichte und thermisches Management zunehmend an ihre Grenzen, da sie den verfügbaren Bauraum nicht optimal ausnutzen, in der mechanischen Integration eingeschränkt sind und sich nur bedingt effizient kühlen lassen. Rechteckige Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit flüssigem Elektrolyt bieten hier einen alternativen Ansatz. Unter Berücksichtigung von Einbauempfehlungen können sie das thermische Verhalten, die Packdichte und die mechanische Robustheit deutlich verbessern.
Modular stapelbar, vibrationsfest und jetzt auch SMD-fähig
Hier kommen die rechteckigen AAR-Kondensatoren im Low-Profile-Aluminiumgehäuse mit Flüssigelektrolyt ins Spiel. Durch ihre Geometrie ist eine besonders effiziente Platzausnutzung möglich. Im Vergleich zu konventionellen, zylindrischen Snap-in-Kondensatoren kann die Grundfläche eines Kondensatorbanksystems um bis zu 35 Prozent reduziert werden. Die kompakte Bauform macht sie besonders für Anwendungen mit beschränktem Bauraum attraktiv, etwa in On-Board-Chargern, Wechselrichtern oder Wandladestationen (Abb. 1).
Die AAR-Kondensatoren lassen sich zu stapelbaren Modulen kombinieren, wahlweise in liegender oder stehender Ausrichtung. Sie sind mechanisch robust ausgelegt. So widersteht die Serie AAR70 sinusförmiger Vibration bis zu 40 g und die Serie AAR80 bis zu 20 g – jeweils bezogen auf die sogenannte SIN-Vibration. Dabei handelt es sich um eine standardisierte Prüfung mit sinusförmigem Schwingprofil über einen definierten Frequenzbereich, wie sie etwa in der AEC-Q200-Qualifikation für Automotive-Komponenten vorgeschrieben ist. Für das Erreichen dieser Vibrationsfestigkeit ist eine steife Montage des Bauteils auf der Leiterplatte oder dem Gehäuse entscheidend, möglichst unter Verwendung eines wärmeleitenden Klebers. Nur so lässt sich die hohe mechanische Belastbarkeit in der Applikation zuverlässig umsetzen. Wird die Verbindung nicht ausreichend versteift, drohen Ermüdungsbrüche an den Drahtanschlüssen.
Mit der AAR8S-Serie (Abb. 2) steht erstmals eine SMD-fähige Version der Kondensatoren zur Verfügung. Sie wurde für die vollautomatische Bestückung entwickelt und eignet sich besonders für Anwendungen mit hohen Stückzahlen, wie sie in der Automobilindustrie und Elektromobilität typisch sind. Die AAR8S-Serie weist eine hohe Kapazität, gute Ripplestromfähigkeit und einen kompakten Formfaktor mit niedrigem Profil auf. Letzteres ist besonders vorteilhaft für Anwendungen mit begrenzter Bauhöhe. Die Baureihe ist für Betriebstemperaturen bis 105 °C spezifiziert. Ihre Gehäusegeometrie erleichtert die thermische Anbindung an einen Kühlkörper, wodurch sich das Wärmemanagement verbessern lässt und somit einen wesentlichen Beitrag zur Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Bauteils leistet. Die AAR-Serie ist AEC-Q200-qualifiziert und damit auch für den Einsatz in automobilen Umgebungen geeignet.
Tabelle 1: Unterschiede und Stärken der AAR-Kondensatoren.
| Merkmal | AAR8S | AAR70 | AAR7V | AAR80 |
| Montageart | SMD | THT | THT | THT |
| Fertigung | Voll-automatisierbar | Teil-automatisierbar | Teil-automatisierbar | Teil-automatisierbar |
| Bauhöhe | Besonders niedrig | Standard | Standard | Standard |
| Kühlkörper- anbindung | Einfach möglich | Möglich | Möglich | Möglich |
| AEC-Q200-Qualifikation | Ja | Ja | Ja | Ja |
| Vibrations-festigkeit | Bis 20 g (SIN) | Bis 40 g (SIN) | Bis 40 g (SIN) | Bis 20 g (SIN) |
| Temperatur-bereich | -40 bis 105 °C | -40 bis 85 °C | -40 bis 85 °C | -40 bis 105 °C |
| Spannungen | 450 V | 400 bis 450 V | 500 V | 450 V |
| Besonderheiten | SMD-fähig, niedriges Profil, für höhere Temperaturen optimiert | Höchste Vibrationsfestigkeit, modular stapelbar | Hohe Spannung bis 500VDC, modular stapelbar | Für höhere Temperaturen optimiert, modular stapelbar |
Mechanisch sichere und thermisch optimierte Montage
AAR-Kondensatoren lassen sich flexibel montieren – liegend oder stehend, mit und ohne Kühlkörper. Wird das Gehäuse thermisch an ein metallisches Chassis angebunden, verbessert dies die Ripple-Strombelastbarkeit deutlich. Auch wärmeleitender Kleber oder Paste tragen zur besseren Wärmeabfuhr bei (s. Abb. 3 und 4).
Für die Vibrationsfestigkeit ist eine steife Montage entscheidend: Eine nicht ausreichend fixierte Leiterplatte kann wie eine Membran schwingen und Resonanzspitzen erzeugen, die bis zu zehnfach höhere Beschleunigungen verursachen. Bewegt sich der Kondensator relativ zur PCB, drohen Ermüdungsbrüche an den Drahtanschlüssen. Deshalb sollten die Befestigungspunkte auf der Leiterplatte eng gesetzt und der Kondensator starr mit PCB oder Chassis verbunden werden.
Hinweise zur Montage:
- Kondensator steif auf PCB oder Chassis fixieren
- Wärmeleitkleber oder -paste für effiziente Kühlung verwenden
- Sicherheitsventil und Gummidichtung am Pluspol nicht mit Klebstoff bedecken
- Sicherheitsventil nicht nach unten ausrichten (außer bei vertikaler Platine)
- Zur Reinigung auf halogenierten Kohlenwasserstoffe (z. B. chlorierte Lösungsmittel) verzichten, um Schädigung der Kondensatoren zu vermeiden
- Individuelle Lösungen: Isolierung und weitere Montageoptionen sind auf Anfrage möglich
Fazit
Die AAR-Serie bietet eine fortschrittliche Lösung für leistungsstarke und kompakte Kondensatoranwendungen. Ihre spezielle Form ermöglicht modulare Konzepte mit hoher Vibrationsfestigkeit, verbesserter Wärmeabfuhr und optimierter Platzausnutzung. Mit der Einführung der SMD-fähigen AAR8S-Serie ist nun auch eine vollautomatisierte Fertigung möglich, was einen entscheidenden Schritt in Richtung moderne Power-Elektronik darstellt.