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Jun 21, 2024

Effetto degli impulsi ad alta tensione sui resistori

I resistori a composizione di carbonio funzionano molto bene in condizioni pulsate, ma stanno diventando difficili da ottenere. Vengono presentati i risultati dei test eseguiti su diversi resistori a film moderni utilizzando impulsi ad alta tensione.

I resistori a composizione di carbonio funzionano molto bene in condizioni pulsate, ma stanno diventando difficili da ottenere. Vengono presentati i risultati dei test eseguiti su diversi resistori a film moderni utilizzando impulsi ad alta tensione. Nei casi testati, i resistori hanno funzionato bene senza danni. La Figura 1 mostra la configurazione del test. Impulsi ad alta tensione con una durata di circa 100 ns sono stati applicati da un simulatore ESD Mini-Zap in modalità di scarica a contatto e da un generatore di impulsi ad alta tensione TG-EFT Fischer Custom Communications. La forma d'onda TG-EFT simula i transitori elettrici veloci, EFT, presenti sulle linee elettriche. La forma d'onda è simile all'ESD ma senza il picco iniziale.

Figura 1: Configurazione del test comprendente il simulatore ESD Mini-Zap e il generatore di impulsi ad alta tensione TG-EFT

I resistori a composizione di carbonio sono i resistori preferiti per le applicazioni pulsate ma stanno diventando difficili da trovare, soprattutto nei negozi di elettronica. Ho bisogno di una fornitura di resistori che non vengano danneggiati dalle forme d'onda ESD o EFT, quindi ho deciso di testare diversi resistori da un negozio di elettronica locale.

Sono stati testati diversi resistori a film metallico e di carbonio di valore compreso tra 51 Ohm (un Watt) e 4700 Ohm (1/2 Watt). La Figura 2 mostra un resistore a film di carbonio da 51 Ohm 1 Watt collegato al Mini-Zap per il test. Sono stati testati anche un resistore a film metallico da 51 Ohm 1 Watt, un resistore a "film" da 470 Ohm 1/2 Watt, un resistore a "film" da 1000 Ohm 1/2 Watt e un resistore a "film" da 4700 Ohm 1/2 Watt. Il generatore TG-EFT è stato utilizzato fino a 2000 Volt seguito dal Mini-Zap a 10.000 Volt.

Figura 2: Resistore a pellicola da 51 Ohm sollecitato dal simulatore ESD

La Figura 3 mostra tre dei resistori testati, incluso un resistore a film metallico da 51 Ohm 1 Watt, un resistore a "film" da 4700 Ohm 1/2 Watt e un resistore a film di carbonio da 51 Ohm 1 Watt. I resistori da 51 Ohm trasportano più corrente di picco dal Mini-Zap o dal TG-EFT, ma il resistore da 4700 Ohm è sottoposto a uno stress di tensione maggiore. Prima dell’inizio dei test non era chiaro quali sarebbero stati più suscettibili ai danni. In passato, sono riuscito a distruggere i resistori da 1 megaohm utilizzati nel controllo ESD utilizzando un simulatore ESD impostato su tensioni dell'ordine di 10 kV. Abbastanza sorprendentemente, tutti i resistori sono sopravvissuti a molte decine di impulsi senza alcun cambiamento nella resistenza misurata su un multimetro digitale accurato in grado di rilevare una variazione di 1 Ohm su 1000 Ohm. Ciò è probabilmente dovuto al fatto che questi erano tutti resistori al 5% e come tali probabilmente non erano tagliati con il laser. I resistori all'1% tagliati al laser spesso non sopravvivono a impulsi con valori di picco elevati perché la corrente si concentra attorno all'estremità del taglio laser e la resistenza mostra una variazione cumulativa su molti impulsi che spesso terminano in un circuito aperto o occasionalmente anche in un cortocircuito. Il risultato sarebbe stato probabilmente diverso anche se fossero stati utilizzati impulsi simulati di fulmini da 6 kV poiché questi impulsi sono misurati in decine e centinaia di microsecondi. Impulsi di maggiore durata, come gli impulsi dei fulmini, hanno molte più probabilità di danneggiare i resistori.

Figura 3: Resistori di prova (da sinistra a destra: resistore a film metallico da 1 W-51 Ohm, resistore a "film" da 1/2 W-4700 Ohm e resistore a film di carbonio da 1 W-51 Ohm)

Riepilogo

Tutti i resistori testati sono sopravvissuti a molte decine di impulsi a 10.000 Volt provenienti da un simulatore ESD Mini-Zap. Ciò suggerisce che i moderni resistori a film con valori fino a 4700 Ohm e livelli di potenza fino a 1/2 Watt che non sono tagliati al laser sono adatti per l'uso in applicazioni in cui sono esposti a sollecitazioni ESD ed EFT. Per sicurezza, dovresti controllare tutti i resistori che intendi utilizzare in questo modo con un simulatore ESD poiché i resistori comuni non sono specificati per tale utilizzo.

Attrezzatura relativa a questo bocconcino tecnico:Simulatore ESD Mini-Zap Thermo ScientificGeneratore di impulsi ad alta tensione Fischer Custom Communications TG-EFT

Per ulteriori curiosità tecniche, visitare il sito di Doug, http://emcesd.com.

Smith ha tenuto conferenze presso l'Università di Oxford, l'Università della California a Santa Barbara, l'Università della California a Berkeley, la Vanderbilt University, gli AT&T Bell Labs e a livello internazionale in numerosi seminari pubblici e privati ​​su misurazioni ad alta frequenza, progettazione di circuiti, ESD ed EMC. È autore del libro Misurazioni ad alta frequenza e rumore nei circuiti elettronici. Il suo sito web molto popolare, http://emcesd.com (www.dsmith.org), attira molte migliaia di visitatori ogni mese per vedere oltre 150 articoli tecnici e altre funzionalità.