Startseite > E-Mechanik+Passive > Passive > Zehn Tipps rund um Shunts

Strommesswiderstände

Zehn Tipps rund um Shunts

12. Mai 2016, 8:16 Uhr | Ralf Higgelke

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Stoßstromfestigkeit und Derating

Stoßstromfestigkeit

Häufig müssen Schaltkreise Stromstöße weit oberhalb des zu messenden Maximalstroms aushalten, beispielsweise beim Einschalten oder wenn ein Antrieb blockiert. In einem solchen Fall muss der Strommesswiderstand eine angemessene Stoßstromfestigkeit haben.

Die beste Stoßstromfestigkeit haben Metallelement-Widerstände, weil diese Eigenschaft von der Wärmekapazität des Widerstandselements abhängt. Sowohl Masse als auch zulässige Spitzentemperatur sind bei Metallelement-Widerständen vergleichsweise hoch. Die Stoßstromfestigkeit wird üblicherweise im Produktdatenblatt genannt, bei Metallelement-Widerständen sie hängt stets vom Widerstandswert ab.

Dickschichtwiderstände bieten ein relativ gutes Stoßstromverhalten. Wenn spezifiziert, wie beim LRF3W, wird es im Datenblatt in Form eines Diagramms der maximal zulässigen Spitzenleistung als Funktion der Dauer des Stoßstroms dargestellt. In diesem Fall hängt die Stoßstromfestigkeit nicht vom Widerstandswert ab. Dünnschicht-Widerstände sind grundsätzlich ungeeignet, Stromstöße aufzunehmen.

Leistungsminderung (Derating) bei hohen Temperaturen

Wie bei jedem Widerstand muss bei Umgebungstemperaturen oberhalb der Nenntemperatur die Leistung vermindert werden. Dies wird im Datenblatt allgemein grafisch dargestellt. Die Umgebungstemperatur ist definiert als jene Temperatur, die der Körper des Widerstands unter Umgebungsbedingungen annehmen würde; die durch den Widerstand entstehende Verlustwärme ist dabei noch nicht berücksichtigt. Für luftgekühlte Widerstände ist die Umgebungstemperatur gleich der Temperatur der Umgebungsluft. Für SMD-Typen entspricht sie der örtlichen Temperatur der Leiterplatte.

In manchen Fällen, z. B. bei Hochleistungsbauteilen wie dem LRMAP3920, ist der Graph der Leistungsminderung eine Funktion der Anschlusstemperatur und nicht der Umgebungstemperatur. Die Anschlusstemperatur ergibt sich aus der Summe der Umgebungstemperatur und dem Temperaturanstieg an den Anschlüssen wegen der Verluste. Beim Vergleich von Datenblättern ist unbedingt darauf zu achten, welche Temperatur auf der x-Achse dargestellt ist.

Thermisch symmetrisch platzieren

Bei Verwendung eines Metallelement-Shunts mit hoher Wärmeableitung und niedriger Messspannung müssen eventuell thermoelektrische Spannungen berücksichtigt werden. Die Verbindung zwischen einem metallischen Widerstands-element und metallischen Anschlüssen wirkt als Thermoelement. Dieses erzeugt eine Spannung proportional zur Temperaturdifferenz. Ein Metallelement-Messwiderstand bildet daher zwei gegeneinander gekoppelte Thermoelemente. Dies bedeutet, bei gleichem Temperaturunterschied über beide Verbindungen hebt sich die Fehlerspannung auf. Erreichen lässt sich so ein Verhalten durch thermisch symmetrische Schaltungsentwicklung: Beide Anschlüsse müssen ein ähnliches Maß an Wärmeableitung haben, und andere Wärmequellen müssen in ausreichendem thermischen Abstand sein.

Zusätzliche Vorteile kann die Verwendung einer Legierung bringen, die an sich bereits eine niedrige thermische elektromotorische Kraft (EMK) gegenüber dem Anschlussmaterial hat. So hat eine Verbindung von Kupfer und Kupfer-Mangan-Legierungen nur 3 µV/K, was mehr als eine Größenordnung niedriger ist als bei einer Cu-Ni-Legierung. Beispiel eines Produkts mit geringer thermischer EMK ist der LRMAM.