Resistorer för högpresterande applikationer

Ein elektrischer Widerstand begrenzt den Stromfluss und erzeugt dabei einen Spannungsabfall. Der Zusammenhang wird durch das Ohmsche Gesetz beschrieben. Bei konstantem Widerstandswert steigt der Strom proportional mit der angelegten Spannung.

Elektrische Energie wird im Widerstand überwiegend in Wärme umgewandelt. Deshalb müssen neben dem Ohmwert auch die Nennleistung, die Umgebungstemperatur und die Wärmeabfuhr berücksichtigt werden. Wird die zulässige Bauteiltemperatur überschritten, kann sich der Widerstandswert dauerhaft verändern.

ROTIMA liefert verschiedene Widerstandsarten für industrielle Elektronik und Messsysteme. Dazu gehören Chip Widerstände, SMD Ausführungen, Präzisionswiderstände, Strommesswiderstände, Shunts, Leistungswiderstände, Widerstandsnetzwerke und kundenspezifische Ausführungen.

Chip und SMD Widerstände werden kompakt auf Leiterplatten montiert. Shunts dienen der Strommessung. Präzisionswiderstände stabilisieren Mess und Regelkreise. Leistungswiderstände nehmen höhere Verlustleistungen auf. Widerstandsnetzwerke erzeugen definierte Widerstandsverhältnisse.

ROTIMA Widerstände eignen sich für industrielle Messtechnik, Steuerungen, Stromversorgungen, Batteriemanagement, Leistungselektronik und Automatisierung. Weitere Einsatzfelder liegen in Prüfgeräten, Sensorik, Medizintechnik und Verkehrstechnik.

Die Eignung hängt von Widerstandswert, Leistung, Spannung, Temperatur, Toleranz und Bauform ab. Unsere Ingenieure prüfen diese Parameter anhand der jeweiligen Schaltung und Einbausituation.

Widerstände begrenzen Ströme, teilen Spannungen und legen elektrische Arbeitspunkte fest. Sie dienen außerdem zur Strommessung, Signalformung, Entladung von Kondensatoren und Anpassung elektrischer Pegel.

In Messschaltungen bestimmen Widerstände häufig die Verstärkung oder ein Spannungsverhältnis. In Leistungsschaltungen können sie Einschaltströme begrenzen, Energie abbauen oder eine definierte Grundlast bereitstellen.

Je nach Baureihe sind unterschiedliche Widerstandswerte, Toleranzen, Leistungen, Spannungsbereiche, Temperaturbereiche und Gehäuseformen verfügbar. Weitere Kennwerte sind TCR, Pulsbelastbarkeit, Langzeitdrift, Isolationsspannung und thermischer Widerstand.

Bei Strommesswiderständen kommen Angaben zu Dauerstrom, Messanschlüssen und Anschlusswiderstand hinzu. Die verbindlichen Werte ergeben sich aus dem jeweiligen Herstellerdatenblatt.

Je nach Technologie können Widerstandswert, Toleranz, TCR, Leistung und Anschlussgeometrie angepasst werden. Auch spezielle Gehäuse, Kontaktierungen, Widerstandsnetzwerke oder Vierleiteranschlüsse sind technisch möglich.

Die konkrete Umsetzung hängt von Stückzahl, Bauraum, Belastungsprofil und Fertigungstechnologie ab. ROTIMA stimmt diese Anforderungen mit dem geeigneten Hersteller ab und prüft die technische Realisierbarkeit.

ROTIMA benötigt den gewünschten Widerstandswert, die Toleranz, den Temperaturkoeffizienten, die Betriebsspannung und den Dauerstrom. Zusätzlich sind mögliche Stromspitzen, Pulsdauer, Einschaltdauer und Umgebungstemperatur relevant.

Für die mechanische Auslegung benötigen wir Angaben zu Abmessungen, Montage, Anschlussart und verfügbarer Kühlfläche. Normen, Prüfanforderungen, Stückzahlen und geplante Einsatzdauer sollten ebenfalls genannt werden.

Zuerst werden Widerstandswert, Toleranz und erforderliche Leistung bestimmt. Anschließend müssen Betriebsspannung, Temperaturbereich, Impulsbelastung und Einbausituation geprüft werden.

Für präzise Messungen sind ein niedriger TCR und geringe Langzeitdrift relevant. Bei hohen Strömen müssen Anschlusswiderstände und Wärmeabfuhr berücksichtigt werden. Für schnelle Stromänderungen kann eine niedrig induktive Ausführung erforderlich sein.

Nach dem Ohmschen Gesetz ergibt sich der Widerstand aus Spannung geteilt durch Strom. Soll bei einer Spannung von zehn Volt ein Strom von zwanzig Milliampere fließen, beträgt der erforderliche Widerstand fünfhundert Ohm.

Zusätzlich muss die Verlustleistung berechnet werden. Sie ergibt sich aus Spannung mal Strom oder aus dem Quadrat des Stroms mal Widerstand. Der ausgewählte Widerstand benötigt eine ausreichende thermische Reserve.

Ein Widerstand muss mindestens die unter den ungünstigsten Betriebsbedingungen entstehende Verlustleistung aufnehmen können. Dabei sind Dauerbetrieb, Umgebungstemperatur, Einbauposition und Wärmeabfuhr zu berücksichtigen.

Die aufgedruckte oder im Datenblatt genannte Nennleistung gilt meist nur bis zu einer definierten Umgebungstemperatur. Oberhalb dieses Punktes muss die zulässige Belastung reduziert werden. Diese Reduzierung wird als Derating bezeichnet.

Die Toleranz gibt an, wie stark der tatsächliche Widerstandswert vom Nennwert abweichen darf. Ein Widerstand mit tausend Ohm und einer Toleranz von einem Prozent darf bei der Auslieferung zwischen neunhundertneunzig und eintausendzehn Ohm liegen.

Eine enge Toleranz verbessert die Genauigkeit einer Schaltung. Sie sagt jedoch nichts über Temperaturdrift oder Alterung aus. Dafür müssen TCR und Langzeitstabilität zusätzlich betrachtet werden.

Der TCR beschreibt, wie stark sich der Widerstandswert bei einer Temperaturänderung verändert. Die Angabe erfolgt häufig in ppm pro Kelvin. Ein kleiner TCR bedeutet eine geringe temperaturbedingte Abweichung.

Bei einem Widerstand von zehntausend Ohm und einem TCR von zehn ppm pro Kelvin verändert sich der Wert bei einer Temperaturänderung von zehn Kelvin rechnerisch um zehn Ohm. Für Präzisionsmessungen ist dieser Effekt relevant.

Dünnschichtwiderstände besitzen eine sehr dünne Widerstandsschicht und bieten häufig engere Toleranzen, niedrigere TCR Werte und geringeres Rauschen. Sie eignen sich deshalb für präzise analoge Schaltungen und Messtechnik.

Dickschichtwiderstände verwenden eine dickere gedruckte Widerstandspaste. Sie sind wirtschaftlich, vielseitig und in zahlreichen Widerstandswerten erhältlich. Je nach Ausführung können sie auch für erhöhte Pulsbelastungen ausgelegt sein.

SMD Widerstände werden direkt auf die Oberfläche einer Leiterplatte gelötet. Sie benötigen wenig Platz und eignen sich für automatisierte Bestückung. Die Wärme wird überwiegend über die Lötflächen und die Leiterplatte abgeführt.

THT Widerstände besitzen Anschlussdrähte, die durch Bohrungen in der Leiterplatte geführt werden. Sie können mechanisch robuster sein und bieten je nach Ausführung größere Abstände zur Leiterplatte oder höhere Belastbarkeit.

Drahtwiderstände werden eingesetzt, wenn eine hohe Belastbarkeit, gute Stabilität oder eine erhöhte Impulsfestigkeit benötigt wird. Typische Anwendungen sind Stromversorgungen, Entladeschaltungen, Messgeräte und industrielle Steuerungen.

Durch die Wicklung können parasitäre induktive Eigenschaften entstehen. Für schnelle Schaltvorgänge oder hochfrequente Signale sind deshalb speziell gewickelte niedrig induktive Ausführungen erforderlich.

Folienwiderstände und hochwertige Dünnschichtwiderstände erreichen häufig eine sehr gute Langzeitstabilität. Entscheidend sind jedoch auch das Gehäuse, die Versiegelung, die thermische Belastung und die mechanische Spannung während der Montage.

Ein technisch geeigneter Widerstand sollte im Betrieb deutlich innerhalb seiner zulässigen Grenzwerte eingesetzt werden. Eine reduzierte Eigenerwärmung und kontrollierte Umgebungsbedingungen verringern die langfristige Drift.