Ohne die Hidden Champions an der Peripherie kann kein "Star" auf einer Platine funktionieren. Teil 11 widmet sich Dickschicht-Shunt-Widerständen, die in Schutzschaltungen leistungsstarker Anwendungen punkten können.
Passive Bauelemente, Kühlkörper, Kabel, Stecker, einfachere Logik-ICs etc. werden immer wieder gern übersehen oder gelten als „langweilig“, sind aber essenziell wichtig. Genau um solche Hidden Champions geht es hier, denn auch sie sind High-Tech: Diese Dickschicht-Shunt-Widerstände arbeiten z. B. mit einer .Nennleistung von 4 W. (Bild: Rohm/Hüthig)
Dickschicht-Shunt-Widerstände kommen zur Stromerfassung in vielen Industrie- und Verbraucheranwendungen zum Einsatz. In Schutzschaltungen leistungsstarker Anwendungen können die Widerstände punkten.
LTR100L ist beispielsweise eine Serie von Dickschicht-Shunt-Widerständen von Rohm, die eine Nennleistung von 4 W liefern können. Die Widerstände verfügen über ein breites Anschlussgehäuse mit hoher Wärmeableitung. Durch Optimierung der Widerstandsmaterialien und Reduzierung der Klemmentemperatur bietet die Serie in der Baugröße 3264 (3,2 mm × 6,4 mm) mit 4 W laut Hersteller etwa doppelt so viel Nennleistung wie herkömmliche Produkte der gleichen Baugröße. Die Shunt-Widerstände haben aufgrund ihrer verbesserten Elementstruktur gute TCR-Eigenschaften (Temperature Coefficient of Resistance) von weniger als 300 ppm/°C (bei Widerstandswerten von 10 mΩ) innerhalb des Betriebstemperaturbereichs von -65 bis 155 °C. Widerstandsänderungen aufgrund von Temperaturschwankungen fallen dadurch im Vergleich zu Standardprodukten um 50 bis 65 Prozent kleiner aus. Dies ermöglicht eine präzisere Stromerfassung und verbessert die Zuverlässigkeit vieler Anwendungen. Dadurch eignet sich die LTR100L-Serie für den Einsatz in Motorsteuerungs- und Überstromschutzschaltungen, bei denen eine höhere Leistung erforderlich ist.
In unserer Themenreihe Hidden Champions der Elektronik widmen wir uns den Komponenten, die selten im Rampenlicht stehen. Denn die Stars einer Platine können ohne die Hidden Champions an der Peripherie nicht funktionieren. Passive Bauelemente, Kühlkörper, Kabel, Stecker, einfachere Logik-ICs etc. werden immer wieder gern übersehen oder gelten als „langweilig“, sind aber essenziell wichtig. Genau um solche Hidden Champions geht es hier.
Auch die Metallschicht-Shunt-Widerstände der GMR320-Serie von Rohm sind für Anwendungen mit hohen Leistungen ausgelegt und bieten eine Nennleistung von bis zu 10 W. Zum Widerstands-Portfolio gehört auch die Serie LTR50, die Nennleistungen bis 2 W bietet. Verfügbar sind Bauelemente mit den Widerstandswerten 10 mΩ, 47 mΩ und 91 mΩ, auch in Automotive Grade AEC-Q200.
Ein Shunt ist ein Messwiderstand, der vor allem zum Einsatz kommt, wenn große Stromstärken zu messen sind. Dabei ist bekannt, welchen Widerstand der Shunt selbst hat, wobei dieser Wert materialabhängig ist. Mit der Messung des Spannungsabfall lässt sich über das Ohmschen Gesetz der fließende Strom berechnen.
Das Dickschicht bezieht sich auf das Herstellungsverfahren für diese in SMD-Bauform gefertigten Widerstände. Bei Dickschicht wird nahezu alles im Siebdruckverfahren mittels Pasten hergestellt. Bei Dünnschicht sind es Verfahren wie Sputtern und später lithografische Verfahren – ähnlich der aus der Halbleiterherstellung. Dickschicht-Shunt-Widerstände sind meist deutlich preiswerter, Dünnschicht-Varianten aber präziser, vor allem was das Rauschen angeht.
Im November 2021 führte Rohm auf seiner Website eine webbasierte Simulationsumgebung ein, die die thermische Simulation von Shunt-Widerständen in Kombination mit Leistungshalbleitern und ICs ermöglicht (beginnend mit der PSR-Serie). Mit diesen Simulationsmodellen kann das thermische Design – das beim Anwendungsdesign ein wichtiges Thema ist – vor dem Entwurf der eigentlichen Produkte simuliert und somit der Arbeitsaufwand bei der Entwicklung erheblich reduziert werden. Rohm bietet auch Stromerfassungslösungen, die ICs mit diskreten Komponenten kombinieren und so zu einer höheren Schaltungseffizienz und Miniaturisierung beitragen. Bei Schaltungen zur Ansteuerung von Motoren, die eine Stromerfassung für Überstromschutz und zur Steuerung benötigen, lässt sich beispielsweise durch den Einsatz von rauscharmen Operationsverstärkern in Verbindung mit Shunt-Widerständen eine sehr genaue Stromerfassung erreichen.
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