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Styroflexkondensator

Was Styroflexkondensatoren mit Polystyrol-Dielektrikum auszeichnet, wo sie in Filtern und Sample-and-Hold-Stufen glänzen und was du heute stattdessen einsetzt.

5 Min. LesezeitStyroflexkondensatorPolystyrolkondensatorKS-KondensatorPolystyrol

Wer ein altes Röhrenradio, einen Synthesizer aus den 1970ern oder ein Messgerät aus dieser Zeit öffnet, stößt auf kleine, durchsichtige Röllchen, durch die man die aufgewickelte Metallfolie glitzern sieht. Das sind Styroflexkondensatoren. Ihr Dielektrikum ist Polystyrol, und sie galten jahrzehntelang als die genauesten und verlustärmsten Kondensatoren für Schwingkreise und Filter. Heute werden sie kaum noch hergestellt. Trotzdem lohnt es sich, ihre Eigenschaften zu kennen: beim Reparieren alter Geräte und um zu verstehen, was einen wirklich guten Kondensator ausmacht.

Aufbau und Funktionsweise

Ein Styroflexkondensator ist ein Folienkondensator in Folien-Folien-Bauweise. Zwei Bänder aus Aluminium- oder Zinnfolie werden zusammen mit Polystyrolfolie aufgewickelt. Danach wird der Wickel erwärmt: Das Polystyrol schrumpft und presst sich fest um die Beläge. So entsteht ein kompakter Körper ohne Gehäuse, oft nur mit einer dünnen Schutzhülle aus der gleichen Folie. Die Anschlussdrähte kommen axial an beiden Enden heraus.

Der Name ist eigentlich ein Markenname eines norddeutschen Kabelherstellers, der zum Gattungsbegriff wurde. Nach der alten Norm heißt die Bauart KS (Kunststoff, Polystyrol); metallisierte Varianten gab es kaum, weil die Folie sich schlecht bedampfen lässt.

Polystyrol hat eine niedrige Permittivitätszahl von etwa 2,5 und ist ein besonders „ruhiges“ Dielektrikum: Seine Moleküle sind unpolar, sie richten sich im elektrischen Feld kaum aus. Daraus folgen drei herausragende Eigenschaften – sehr kleine Verluste, ein kleiner, linearer Temperaturgang und eine extrem geringe dielektrische Absorption.

Drei durchsichtige axiale Styroflexkondensatoren mit sichtbarer Metallfolie im Inneren, einer davon mit rot markiertem Ende
Styroflexkondensatoren: Durch die klare Polystyrolfolie sieht man den Wickel; die Markierung zeigt den Außenbelag.

Schaltzeichen

Gezeichnet wird der Styroflexkondensator mit dem normalen ungepolten Symbol aus zwei parallelen Strichen (siehe Kondensator und Schaltzeichen). Manche Typen tragen an einem Ende einen Farbring oder Punkt. Er markiert den Außenbelag des Wickels, keine Polarität. Diesen Anschluss legst du an Masse oder an den niederohmigen Punkt, dann schirmt die äußere Folie den Rest ab.

Kennwerte

Kennwerttypischer Wert
Kapazitätsbereichetwa 10 pF bis 47 nF, selten mehr
Toleranz±1 % bis ±5 %, auch enger
Nennspannung63 V bis 630 V
Verlustfaktor tan δ bei 1 kHzetwa 0,01–0,05 %
Temperaturkoeffizientetwa −80 bis −150 ppm/K, linear
dielektrische Absorptionhöchstens rund 0,02 %
höchste Betriebstemperaturmeist 70 °C, einige Typen 85 °C

Der negative Temperaturkoeffizient war früher erwünscht. In einem LC-Schwingkreis kompensierte er den positiven Temperaturgang der Spule, sodass die Frequenz stabil blieb (siehe Schwingkreis).

Dielektrische Absorption

Entlädst du einen Kondensator kurz über einen Draht und lässt ihn dann offen liegen, steigt seine Spannung wieder ein wenig an. Ein Teil der Ladung steckt tief im Dielektrikum in ausgerichteten Molekülen fest und kehrt erst langsam zurück. Dieses „Gedächtnis“ nennt man dielektrische Absorption. Sie wird in Prozent der ursprünglichen Spannung angegeben.

Diagramm: Spannung eines Kondensators fällt beim kurzen Kurzschluss auf null und steigt danach ohne äußere Quelle wieder etwas an
Dielektrische Absorption: Nach dem Kurzschließen kehrt ein kleiner Teil der Spannung zurück.

Polystyrol gehört hier zu den besten Werkstoffen überhaupt. Das macht Styroflexkondensatoren ideal für Schaltungen, die sich eine Spannung merken müssen: Sample-and-Hold-Stufen vor einem AD-Wandler, Integratoren und Spitzenwertgleichrichter.

Sample-and-Hold-Stufe: Eingang über Schalter auf einen Haltekondensator gegen Masse, dahinter ein Operationsverstärker als Spannungsfolger
Sample-and-Hold: Der Kondensator speichert die Spannung, solange der Schalter offen ist; der Spannungsfolger belastet ihn nicht.

Typische Anwendungen

  • Schwingkreise und Filter in Radios, Funkgeräten und Messtechnik, wo Kapazität und Güte stabil sein müssen.
  • Aktive Filter und Klangregelungen in Audiogeräten und analogen Synthesizern, wo kleine Verluste und stabile Werte die Filterkurve sauber halten.
  • Sample-and-Hold, Integratoren, Spitzenwertmesser wegen der geringen dielektrischen Absorption.
  • Zeitglieder mit hoher Genauigkeit, etwa in Oszillatoren mit dem NE555.

Auswahl und Praxistipps

Neue Entwürfe solltest du nicht auf Styroflex aufbauen: Die Herstellung der Folie ist weitgehend eingestellt, viele Typen sind nur noch als Restbestand erhältlich. Gleichwertigen Ersatz gibt es fast immer:

  • Für Kapazitäten bis einige Nanofarad ist eine C0G-Keramik die erste Wahl (siehe Keramikkondensator): klein, billig, stabil und als SMD erhältlich.
  • Darüber nimmst du Polypropylen (FKP oder MKP): ähnlich kleine Verluste und Absorption, temperaturfester.

Wenn du in einem alten Gerät einen Styroflexkondensator ersetzt, achte auf den Temperaturkoeffizienten. In abgeglichenen Schwingkreisen kann ein Ersatz mit TK nahe null die Frequenzdrift sogar verschlechtern, weil die eingebaute Kompensation wegfällt.

Häufige Fehler:

  • Zu heiß gelötet: Polystyrol wird schon knapp unter 100 °C weich. Lötest du zu lange oder zu dicht am Körper, schrumpft der Wickel, die Kapazität verschiebt sich oder der Kondensator wird undicht. Lass die Drähte lang und löte zügig.
  • Mit Lösungsmitteln gereinigt: Aceton und viele Flussmittelentferner lösen Polystyrol an. Reinige die Platine vor dem Einbau oder nur mit Isopropanol, und auch damit nur sparsam.
  • Im warmen Gerät eingesetzt: Neben Leistungshalbleitern oder einem Netzteil wird die 70-°C-Grenze schnell überschritten.
  • Spannungsfestigkeit überschätzt: Alte Restbestände können Feuchtigkeit gezogen haben. Vor dem Einbau den Isolationswiderstand messen.

Selbsttest

Welches Dielektrikum hat ein Styroflexkondensator?

Polystyrol, gewickelt mit Aluminium- oder Zinnfolie als Belägen.

Was versteht man unter dielektrischer Absorption?

Nach dem Entladen kehrt ein kleiner Teil der Spannung zurück, weil Ladung im Dielektrikum gebunden war.

Warum war der negative Temperaturkoeffizient früher nützlich?

Er glich in LC-Schwingkreisen den positiven Temperaturgang der Spule aus.

Was nimmst du heute statt eines 470-pF-Styroflexkondensators?

Eine C0G-Keramik oder einen Polypropylen-Folienkondensator.

Was passiert, wenn du die Platine mit Aceton reinigst?

Das Polystyrol wird angelöst; der Kondensator kann zerstört werden oder seine Kapazität ändern.