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Jun 21, 2024

Efeito dos pulsos de alta tensão nos resistores

Os resistores de composição de carbono funcionam muito bem em condições pulsadas, mas estão ficando difíceis de obter. São apresentados resultados de testes executados em vários resistores de filme modernos usando pulsos de alta tensão.

Os resistores de composição de carbono funcionam muito bem em condições pulsadas, mas estão ficando difíceis de obter. São apresentados resultados de testes executados em vários resistores de filme modernos usando pulsos de alta tensão. Nos casos testados, os resistores tiveram um bom desempenho sem danos. A Figura 1 mostra a configuração do teste. Pulsos de alta tensão com duração de cerca de 100 ns foram aplicados a partir de um simulador ESD Mini-Zap em modo de descarga de contato e um gerador de pulsos de alta tensão Fischer Custom Communications TG-EFT. A forma de onda TG-EFT simula transientes elétricos rápidos, EFT, encontrados em linhas de energia. A forma da onda é semelhante à ESD, mas sem o pico principal.

Figura 1: Configuração de teste incluindo simulador ESD Mini-Zap e gerador de pulso de alta tensão TG-EFT

Os resistores de composição de carbono são os resistores preferidos para aplicações pulsadas, mas estão se tornando difíceis de encontrar, especialmente em lojas de eletrônicos. Preciso de um suprimento de resistores que não sejam danificados por formas de onda ESD ou EFT, então decidi testar vários resistores em uma loja de eletrônicos local.

Vários resistores de metal e filme de carbono com valores variando de 51 Ohms (um Watt) a 4700 Ohms (1/2 Watt) foram testados. A Figura 2 mostra um resistor de filme de carbono de 51 Ohm e 1 Watt conectado ao Mini-Zap para teste. Também foram testados um resistor de filme metálico de 51 Ohm 1 Watt, um resistor de “filme” de 470 Ohm 1/2 Watt, um resistor de “filme” de 1000 Ohm 1/2 Watt e um resistor de “filme” de 4700 Ohm 1/2 Watt. O gerador TG-EFT foi utilizado até 2.000 Volts seguido do Mini-Zap a 10.000 Volts.

Figura 2: Resistor de filme de 51 Ohm tensionado pelo simulador ESD

A Figura 3 mostra três dos resistores testados, incluindo um resistor de filme metálico de 51 Ohm e 1 Watt, um resistor de “filme” de 4700 Ohm 1/2 Watt e um resistor de filme de carbono de 51 Ohm e 1 Watt. Os resistores de 51 Ohm transportam mais corrente de pico do Mini-Zap ou TG-EFT, mas o resistor de 4700 Ohm sofre mais estresse de tensão. Não estava claro antes do início dos testes quais seriam mais suscetíveis a danos. No passado, consegui destruir resistores de 1 megohm usados ​​no controle de ESD usando um simulador de ESD configurado para tensões da ordem de 10 kV. Surpreendentemente, todos os resistores sobreviveram a muitas dezenas de pulsos sem alteração na resistência medida em um multímetro digital preciso capaz de detectar uma alteração de 1 Ohm em 1000 Ohms. Provavelmente, isso se deve ao fato de que todos eram resistores de 5% e, como tal, provavelmente não foram cortados a laser. Os resistores de 1% ajustados a laser geralmente não sobrevivem a pulsos de alto valor de pico porque a corrente se concentra em torno do final do corte a laser e a resistência exibe uma mudança cumulativa ao longo de muitos pulsos, muitas vezes terminando em um circuito aberto ou ocasionalmente até mesmo em um curto-circuito. O resultado provavelmente também teria sido diferente se pulsos simulados de relâmpagos de 6 kV fossem usados, já que esses pulsos são medidos em dezenas e centenas de microssegundos. Pulsos de maior comprimento, como pulsos de relâmpago, têm muito mais probabilidade de danificar os resistores.

Figura 3: Resistores de teste (da esquerda para a direita: resistor de filme metálico de 1W-51 Ohm, resistor de “filme” de 1/2W-4700 Ohm e resistor de filme de carbono de 1W-51 Ohm)

Resumo

Todos os resistores testados sobreviveram a muitas dezenas de pulsos de 10.000 Volts de um Simulador ESD Mini-Zap. Isto sugere que resistores de filme modernos em valores de até 4700 Ohms e níveis de potência tão baixos quanto 1/2 Watt que não são ajustados a laser são adequados para uso em aplicações onde estão expostos a tensões ESD e EFT. Por segurança, você deve verificar todos os resistores que planeja usar dessa forma com um simulador ESD, pois os resistores comuns não são especificados para tal uso.

Equipamentos relacionados a este boato técnico:Simulador Thermo Scientific Mini-Zap ESDFischer Custom Communications TG-EFT gerador de pulso de alta tensão

Para mais informações técnicas, visite o site de Doug, http://emcesd.com.

Smith lecionou na Universidade de Oxford, na Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, na Universidade da Califórnia em Berkeley, na Universidade Vanderbilt, no AT&T Bell Labs e internacionalmente em muitos seminários públicos e privados sobre medições de alta frequência, projeto de circuitos, ESD e EMC. É autor do livro High Frequency Measurements and Noise in Electronic Circuits. Seu site muito popular, http://emcesd.com (www.dsmith.org), atrai milhares de visitantes todos os meses para ver mais de 150 artigos técnicos, bem como outros recursos.