Kondensatoren in Reihe: Der kleinste entscheidet — und stirbt dann

Warum man sie überhaupt in Reihe schaltet

Nicht wegen der Kapazität, die die Schaltung verringert, sondern wegen der Spannungsfestigkeit: Zwei gleiche Bauteile zu je 400 V ergeben eine Kette für 800 V bei halber Kapazität. Der Haken: Die Aufteilung ist nur gleichmäßig, solange beide wirklich gleich sind, und reale Bauteile unterscheiden sich in Toleranz und Leckstrom. Das mit dem geringeren Leckstrom hält am Ende mehr Spannung, wird dadurch stärker belastet und leckt in der Regel noch weniger. Dieser Selbstverstärkung wegen tragen Reihenstränge in der Serienfertigung Symmetrierwiderstände über jedem Kondensator — Bauteile, deren einzige Aufgabe es ist, die Aufteilung dort zu halten, wo der Entwurf sie vorsah.

Die Toleranz ist breiter als die Rechnung

56,9 µF aus drei Nennwerten zu melden unterstellt eine Genauigkeit, die die Bauteile nicht haben. Elektrolytkondensatoren tragen üblicherweise Toleranzen von zwanzig Prozent oder schlechter, und ihr Wert wandert mit Temperatur und Alter, während der Elektrolyt austrocknet — die Kette liegt in einem Band, nicht in einem Punkt. Für Sieb- oder Entkopplungsaufgaben, wo jeder Wert über einem Mindestmaß taugt, ist das gleichgültig; für Zeit- oder Filterglieder, wo der Wert eine Frequenz festlegt, nicht. Dort ist ein Folien- oder Keramikbauteil mit enger Toleranz das Bauteil, das der Entwurf wirklich braucht, und die Rechnung auf die Dezimale zu treiben lohnt erst, wenn ein solches im Kreis sitzt.

Häufige Fragen

Und parallel?

Sie addieren sich schlicht: 100 und 220 parallel sind 320 µF, und die Spannungsfestigkeit der Kombination ist die des schwächsten Glieds, nicht deren Summe. Parallel wird geschaltet, wenn mehr Kapazität gewünscht ist — und es ist auch der Grund, warum eine Platine mehrere kleine Entkopplungskondensatoren statt eines großen trägt: Die kleinen haben geringere Eigeninduktivität und reagieren schneller, sodass die Gruppe bei hoher Frequenz besser arbeitet als ein einzelnes Bauteil gleichen Gesamtwerts.

Gilt die Formel für beliebig viele Kondensatoren?

Ja — addiere den Kehrwert jedes einzelnen und nimm den Kehrwert der Summe, bei zwei Bauteilen wie bei zwanzig. Zwei Abkürzungen lohnen das Merken, weil sie ständig vorkommen: n gleiche Kondensatoren in Reihe ergeben ein n-tel des Einzelwerts, zehn Stück zu 100 µF also 10 µF; und zwei ungleiche lassen sich als Produkt durch Summe rechnen. Ab drei Bauteilen ist die allgemeine Form schneller als jede Abkürzung, und sie liegt der obigen Rechnung zugrunde.