Hallo zusammen! Ich Designe gerade eine Platine auf der ein Strom in der Größenordnung 30-100A gemessen wird. Gemessen wird der Spannungsabfall über einem Shunt. Ich plane eine sehr kurze Leiterbahn als Shunt zu verwenden, vor allem aus Kostengründen. Der Messpfad besteht dabei hauptsächlich aus Vias, diese machen ca. 50% des Weges des Stroms aus. Hat jemand Erfahrungen, wie "gleichmäßig" Vias gefertigt sind? Unterscheidet sich die Dicke der Kupferschicht (und damit der Widerstand) von Via zu Via? Platine zu Platine? Charge zu Charge? Wie Temperaturabhängig ist Kupfer als Shunt-Material? Hat jemand Erfahrungswerte, welchen Widerstand ein Via mit 0.5mm Bohrung hat? Vielen Dank und liebe Grüße; Hans
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Hans schrieb: > Hat jemand Erfahrungen, wie "gleichmäßig" Vias gefertigt sind? > Unterscheidet sich die Dicke der Kupferschicht (und damit der > Widerstand) von Via zu Via? Platine zu Platine? Charge zu Charge? > Wie Temperaturabhängig ist Kupfer als Shunt-Material? Das ist durchaus Schwankungen unterlegen. Normal gefertigte Platinen haben eine Lochwandungsstärke von 20-25µm. Mit erhöhten Anforderungen bis 30µm. Allerdings ist das nicht bei jedem Via so. Es gibt hier physikalisch bedingt im Abscheidungsprozess Unterschiede. Auch ist die Wandung nicht so glatt wie ein Rohr. Es gibt auch Schwankungen von Platine zu Platine, von Fertigungslos zu Fertigungslos, von Fertiger zu Fertiger. Allerdings sollten die Änderungen im µOhm Bereich liegen. Das hat also eher keinen Einfluss. Auf die Strommessung sowieso nicht, da der Strom so oder so komplett durch den Shunt muss. Egal wie viel Widerstand die Leitung dahin hat, geht halt die Gesamtspannung hoch. Am Shunt selbst misst man üblicherweise mittels OPV den Spannungsfall. Dem ist das ebenfalls egal, da allein die Bauteile, welche du zum OPV benötigst, sowie dieser selbst, viel höheren Schwankungen unterliegen als die LP das tut. Wenn, dann ist das ein rein akademisches Problem. Hans schrieb: > Ich plane eine sehr kurze Leiterbahn als Shunt zu verwenden, vor allem > aus Kostengründen. Der Messpfad besteht dabei hauptsächlich aus Vias, > diese machen ca. 50% des Weges des Stroms aus. Das würde ich mir nochmal gut überlegen. Das wird vermutlich nichts. Die Vias sind in dem Fall nicht das Problem, allein die Leiterzüge haben einen Kupferauftrag, welcher eine Toleranz von +100% hat. Als Shunt ist eine Leiterbahn genauso wenig zu gebrauchen wie als Sicherung. Versteh mich nicht falsch, das kann schon funktionieren aber dazu brauchst du mehr als ein Versuchsmuster. Spare lieber an anderer Stelle und nutze einen dedizierten Shunt. Notfalls ein Stück definierten Kupferdraht (viel anderes sind die Shunts auch nicht). Andernfalls musst du dich darauf Einstellen, dass du jede Platine bei der Inbetriebnahme abgleichen musst. Der Zeitaufwand dafür ist vermutlich höher als die gesparten Cent.
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Temperaturkoeffizient von Kupfer liegt bei 0,4% pro Kelvin Temperaturunterschied. Wenn deine Temperatur am Shunt aufgrund Umgebungsschwankungen oder auch Eigenerwärmung 20K schwankt, hast du schon 8% Abweichung. Bei den hohen Strömen benötigst du außerdem Vierpolmessung. Und eine Lötstelle für einen 1210 Shut hat so um di 80uOhm Widerstand.
Mein lieber TO, mache es richtig und lass den Mist!
Hans schrieb: > Ich plane eine sehr kurze Leiterbahn als Shunt zu verwenden, vor allem > aus Kostengründen. Der Messpfad besteht dabei hauptsächlich aus Vias, > diese machen ca. 50% des Weges des Stroms aus. Wie kommt man nur auf so einen Mist? Meiner Meinung nach gehört jemand, der auf solche Pfuschideen kommt, aus der Entwicklung ausgeschlossen. Von dir können ja selbst die Chinesen noch lernen. 100A...magst du noch wenigstens verraten, was für Geräte deine Firma baut? Damit ich da künftig einen großen Bogen darum machen kann? https://www.mouser.de/ProductDetail/IRC-TT-Electronics/LRMAP3920B-R0003FT/?qs=PRtH0mD6DWaQePst61Gsvg%3D%3D 300µΩ, 1%, 5W, kosten <50Ct pro 50Stck.
Hallo Hans. Hans schrieb: > Ich plane eine sehr kurze Leiterbahn als Shunt zu verwenden, vor allem > aus Kostengründen. Der Messpfad besteht dabei hauptsächlich aus Vias, > diese machen ca. 50% des Weges des Stroms aus. Das ist eine doofe Idee. Kupfer hat natürlich Temperaturgang, und wenn Du den Shunt als Via auch noch mit Platinenmaterial isolierst, läuft Dir der Wert bei Belastung extra stark weg. Für Messzwecke sieht man z.B. zu, dass der Shunt an einen dicken Kühlkörper geschraubt ist, um ihn dichter an der Umgebungstemperatur zu halten, und das Wegdriften über die Wärmeträgheit des Kühlkörpers zu verlangsamen. Vias streuen von ihren Eigenschaften eh ser stark. Du müstest jeden Shunt einzeln kalibrieren, unabhängig davon, dass er Dir thermisch wegdriftet. Du für Deine 30-100A solltest schon in einen einen 1% CuNi44 Metallbandwiderstand von 0,0002 Ohm Wiederstand in 3920 SMD Bauform verwenden. Für ungenaue Betriebsmesszwecke kannst Du auf explizite Kelvinanschlüsse am Widerstand verzichten, und behelfsmäßige Kelvinanschlüsse innen an den Längstseiten der Pads vorsehen. Aber dann merkst Du schon deutliche Unterschiede im Verhalten in Abhängigkeit davon, wie gut die Teile verlötet sind. > Hat jemand Erfahrungen, wie "gleichmäßig" Vias gefertigt sind? Wie gleichmäßig werden "Bohrungen" die Du mit einer Schrotflinte in eine Sperrholzplatte schießt? Ähnlich gleichmäßig fällt der Widerstand von Vias aus. > Unterscheidet sich die Dicke der Kupferschicht (und damit der > Widerstand) von Via zu Via? Platine zu Platine? Charge zu Charge? In der Kupferschicht sind ein dutzend u drin. 35u Kupferauflage kann an schlechten Stellen auf 20 u heruntergehen und auf 50 u ansteigen. Vias sind noch ungenauer. > Wie Temperaturabhängig ist Kupfer als Shunt-Material? Nimm CuNi44 (Isotan, Konstantan) Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
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Bernd W. schrieb: > Das ist eine doofe Idee. Kupfer hat natürlich Temperaturgang Das ist nur EIN Problem. Zudem muss man davon ausgehen, dass man in einer Serienfertigung JEDES Exemplar mit 100 A kalibrieren muss, weil bei galvanisch abgeschiedenen Schichten Variationen von +- 50 % völlig normal sind. Und selbst bei den Kupferauflagen für Innenlagen sind Toleranzen von weniger als 20 % nur gegen hohen Aufpreis erhältlich, wenn überhaupt. Aber wenns einem Spass macht... Georg
Christian B. schrieb: > Allerdings sollten die Änderungen im µOhm Bereich liegen. Das > hat also eher keinen Einfluss. Ob eine Änderung in dem Bereich Einfluss hat, hängt von der Größe des Widerstandes ab, nicht von dem absoluten Wert. Hans schrieb: > Wie Temperaturabhängig ist Kupfer als Shunt-Material? Guckst du Tabellen - war jetzt nicht sooh schwer: https://de.wikipedia.org/wiki/Temperaturkoeffizient#Beispiel:_Temperaturkoeffizient_des_elektrischen_Widerstands
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