Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kontaktwiderstände auf Schaltwandler


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von Jakob (Gast)


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Hallo,

ich würde gerne wissen wie hoch ich die Kontaktwiderstände eines z.B. 
Schaltwandlers ansetzen kann. Sagen wir mal Aufwärtswandler, asynchron, 
vor der Spule, nach der Spule nach der Diode... da habe ich ja immer 
einen Kontaktwiderstand, da die einzelnen Bauteile an die Platine 
gelötet sind. Ich habe mal gesucht was man dafür so ansetzen kann, habe 
jedoch nichts gefunden außer das im Anhang. Das erscheint mir etwas 
viel.


Vielen Dank.

von Dieter (Gast)


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Bei einer Lötung wäre die Kraft zum Lösen der Lötverbindung das 
Äquivalent zur Kontaktkraft.

Die äquivalente Fläche beim Löten ist auf Grund der Verzahnung auch 
höher anzusetzen.

Beide Faktoren führen dazu, dass der Widerstand am Übergang deutlich 
geringer ist.

Zusätzlich wäre noch an jedem Übergang auftretende Thermospannung zu 
berücksichtigen.

von Jakob (Gast)


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> Beide Faktoren führen dazu, dass der Widerstand am Übergang deutlich
> geringer ist.

Deutlich geringer als was?

> Zusätzlich wäre noch an jedem Übergang auftretende Thermospannung zu
> berücksichtigen.

Da der Widerstand mit der Temperatur ansteigt?

von anderer Ansatz (Gast)


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Der Begriff

Jakob schrieb:
> Kontaktwiderstand

sowie Deine Grafik dürfte eher mit Relais zu tun haben.

Außerdem klingt das für mich danach, als würdest Du ein
ganz bestimmtes Problem lösen wollen, und hättest Dir
diesen Ansatz als (Teil des) Lösungsweg(s) festgelegt.


Nenne das Problem selbst, statt Deiner Lösungsansätze.

von Elektrofan (Gast)


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Prozess-Saufbürsten sind besser ...     ;-)

von Achim S. (Gast)


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Jakob schrieb:
> Deutlich geringer als was?

Als die Werte in deinem Diagramm, in dem es offenbar um 
aufeinandergedrückte Kontakte geht - nicht um miteinander verlötete.

Zu deiner eigentlichen Frage: der Bezug auf "Schaltwandler" ist eher 
irreführend, dir geht es um den Kontaktwiderstand von Lötverbindungen 
(und denen ist egal, ob ein Schaltwandler oder etwas anderes den Strom 
treibt).

Dabei kommt es wesentlich auf die Geometrie der Lötverbindungen an. Hast 
du einen Draht/eine Litze durch ein gut passendes Through-Hole gesteckt 
und verlötet? Oder hast du nur die Spitze des Drahtes auf ein Pad 
aufgelötet?

Wenn du den Wert wirklich berechnen magst würde ich mir in erster 
Näherung die Fläche und die Dicke der Lötzinnschicht abschätzen, durch 
die der Strom fließen muss. Und das mit dem spezifischen Widerstand von 
Lötzinn multiplizieren. Also: wie groß ist die Kontaktfläche zwischen 
den beiden Kupferleitern deines Lötkontakts? Und wie groß ist im Mittel 
der Abstand zwiden beiden verlöteten Kupferleitern (denn dieser Abstand 
wird mit dem schlechter leitenden Lötzinn aufgefüllt).

Dabei kommst du sehr wahrscheinlich darauf, dass der Kontaktwiderstand 
der Lötstelle für deine eigentliche Fragestellung keine Rolle spielt 
(außer du hast wirklich ungünstig gelötet/ungeeignete Leiterquerschnitte 
gewählt).

Und dann überleg dir, ob du nicht besser der Aufforderung von "anderer 
Ansatz" nachkommst, um dein eigentliches Problem anzugehen.

anderer Ansatz schrieb:
> Nenne das Problem selbst, statt Deiner Lösungsansätze.

von Jakob (Gast)


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> Außerdem klingt das für mich danach, als würdest Du ein
> ganz bestimmtes Problem lösen wollen, und hättest Dir
> diesen Ansatz als (Teil des) Lösungsweg(s) festgelegt.
>
> Nenne das Problem selbst, statt Deiner Lösungsansätze.

Das ist schon mein bestimmtes Problem:) Ich habe Schaltwandler und 
brauche die Kontaktwiderstände der Bauteile die mit der Platine 
verbunden sind.
Aufwärtswandler war nur ein Beispiel, will es aber auch auf alle anderen 
Schaltwandler anwenden.

von Baku M. (baku)


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Jakob schrieb:
>>[...]
> Das ist schon mein bestimmtes Problem:) Ich habe Schaltwandler und
> brauche die Kontaktwiderstände der Bauteile die mit der Platine
> verbunden sind.

Moinsen.
Nein, brauchst du nicht, weil es keine 'Kontakte' insbesondere im Sinne 
deines obigen Diagramms sind.
Es handelt sich um stoffschlüssige Verbindungen, du hast keine 
'Kontakte' im obigen Sinne (Steckkontakte, Schaltkontakte..), da gelten 
ganz andere Regeln.

Google mal in Richtung: Widerstand Lötverbindungen...

IdS,
Baku

von Achim S. (Gast)


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Jakob schrieb:
> Ich habe Schaltwandler und
> brauche die Kontaktwiderstände der Bauteile die mit der Platine
> verbunden sind.

Nenne mal ein konkretes Bauteil (z.B. Datenblatt Spule) und die 
Frequenz, bei der du es einsetzen willst. Dann werden wir wahrscheinlich 
schnell sehen, dass der Kontaktwiderstand der Lötverbindung 
vernachlässigbar ist gegenüber dem bauteilinternen, parasitären 
Widerstand.

Denn der Spulenbauer wäre doof, wenn er den ESR seines Bauteils durch 
Einsatz teuren Materials nach unten drücken würde und dann so kleine 
Lötpads vorsieht, dass der Effekt seines teuren Materialeinsatz dadurch 
aufgehoben wird.

von anderer Ansatz (Gast)


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Alleine schon bei DC betrachtet ist der Einfluß äußerst gering.
Betrachtung der gesamten Verlustleistung: Promille? (Weniger?)

@Jakob: Kannst Du ein µOhm-Meter auftreiben? Zwecks Nachweis im
Versuch: Draht mittig kappen, und ohne Überlappung zusammenlöten.

(Liegend fixiert auf Reißnagelkopf oder durch 2 nahe/benachbarte
Bohrungen geschoben - jeweils allein die Spitzen kontaktieren.)

Falls kein solches Gerät verfügbar, dann bitte glaube es auch so:
Dieser Widerstandswert ist ohne Spezial-Gerät kaum zu er-messen.

Der Einfluß dieses Widerstandes -egal worauf- ist microminimal -
hat Sich Dein Problem nun erledigt, oder wirst noch Du konkreter?

von anderer Ansatz (Gast)


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anderer Ansatz schrieb:
> Draht mittig kappen

"Bitte aber auch schon zuvor messen..." (...vergessen).

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Jakob schrieb:

> ich würde gerne wissen wie hoch ich die Kontaktwiderstände eines z.B.
> Schaltwandlers ansetzen kann.

Gar nicht.

Deine Frage ist in etwa so sinnvoll wie die Frage nach dem Hubraum eines 
Tesla Model X. Ein Schaltwandler hat keine Kontakte im eigentlichen 
Sinn. Genauso wie der Elektromotor des Tesla keinen Hubraum hat.

Ansonsten können die ohmschen Widerstände von Bauteil-Anschlußdrähten 
(sofern vorhanden) und Leiterbahnen natürlich berechnet werden. 
Grundkenntnisse der Physik vorausgesetzt.

Die andere Frage ist die nach der Relevanz. Denn ein geregelter DC-DC 
Wandler wird parasitäre Spannungsabfälle auf internen Verbindungen 
natürlich ausregeln. Und bei hohen Strömen haben Wandler oft 
Sense-Anschlüsse, um den Spannungsabfall auf externen Verbindungen 
ebenfalls ausregeln zu können.

: Bearbeitet durch User
von Jakob (Gast)


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Vielen Dank für die Antworten, ich verstehe was ihr meint. Ich habe 
leider keine Messmöglichkeiten und suche deshalb einen Ansatz, was für 
einen Wert man in der Regel nehmen kann. Ich habe noch ein Bild im 
Anhang um es ganz konkret zu beschreiben.
Die blauen Kreise, da sind die Kontaktwiderstände die ich meine. Auch 
wenn diese sehr klein sind, würde ich gerne wissen was für ein Wert 
dieser sein wird. Vielleicht 0.0001 Ohm?

von Jakob (Gast)


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Nachtrag: zwischen den Komponenten habe ich ja auch Leitwiderstände, 
klar die sind auch sehr klein, aber was könnte ich so für diese 
Annehmen? Ich hab mir überlegt mit einem Lineal die Längen der 
Leiterbahnen zwischen den Bauteilen zu messen, die Fläche des 
Querschnitts kann ich jedoch nur abschätzen. Also wäre ich auch mit 
einem groben Wert zufrieden. :)

Des weiteren habe ich das hier gefunden: 
https://www.avt.et.tu-dresden.de/fileadmin/saet/Archiv_2011_2020/Treffen57/2011-02_Nowottnick_Zuv.pdf
auf Seite 5 sind Widerstände von Lötstellen aufgezeigt 0,8 µΩ für 
Ag-gefüllter Leitklebstoff und 0,25 µΩ für SnAgCu-Lot. Welche Lötstelle 
bei mir an der Platine verwendet wird weiss ich nicht, nehme dann mal 
einen Mittelwert? Und wie Aussagekräftig haltet ihr die Quelle?

von anderer Ansatz (Gast)


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Jakob schrieb:
> ich verstehe was ihr meint

Tust Du nicht.

Jakob schrieb:
> Ich habe leider keine Messmöglichkeiten

Die von mir vorgeschlagene Messung sollte Dir einzig vermitteln,
daß dieser Wert so gering ist, daß er keine Beachtung verdient.

Jakob schrieb:
> Auch wenn diese sehr klein sind, würde ich gerne wissen was
> für ein Wert dieser sein wird.

Wozu? Das ist die Frage.

Jakob schrieb:
> Ich hab mir überlegt mit einem Lineal die Längen der
> Leiterbahnen zwischen den Bauteilen zu messen, die Fläche des
> Querschnitts kann ich jedoch nur abschätzen.

Du willst diese Werte dann "zusammenzählen", oder was?  ;)

Den Innenwiderstand eines Konverters ermittelst so - NICHT...

von Jakob (Gast)


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> Wozu? Das ist die Frage.

Was spielt das für eine Rolle? Frägst du jemandem der dich frägt wie es 
dir geht wieso er fragt?
Mir ist schon klar das der Wert gering ist aber der ist nicht 0, also 
will ich einfach Wissen wie groß der ist.

> Du willst diese Werte dann "zusammenzählen", oder was?  ;)
>
> Den Innenwiderstand eines Konverters ermittelst so - NICHT...

R= q *l/A ; Innenwiderstand? da steht doch Leiterwiderstand.

Danke für deine Bemühungen

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Jakob schrieb:
> Nachtrag: zwischen den Komponenten habe ich ja auch Leitwiderstände,
> klar die sind auch sehr klein, aber was könnte ich so für diese
> Annehmen?

Du kannst sie überschlagsmäßig ausrechnen. Oder messen.

> Ich hab mir überlegt mit einem Lineal die Längen der
> Leiterbahnen zwischen den Bauteilen zu messen, die Fläche des
> Querschnitts kann ich jedoch nur abschätzen.

Du kannst nicht nur die Länge, sondern auch die Breite der Leiterbahnen 
messen. Die Dicke ist standardmäßig 35µm.

> auf Seite 5 sind Widerstände von Lötstellen aufgezeigt 0,8 µΩ für
> Ag-gefüllter Leitklebstoff

"Leitklebstoff" hat jetzt was mit "Lötstelle" zu tun?

> und 0,25 µΩ für SnAgCu-Lot. Welche Lötstelle
> bei mir an der Platine verwendet wird weiss ich nicht, nehme dann mal
> einen Mittelwert? Und wie Aussagekräftig haltet ihr die Quelle?

Die Quelle wird schon ok sein. Nur hängt der Widerstand einer 
Lötverbindung stark von Faktoren ab, die man nur schlecht abschätzen 
kann. So ein Bauteil "schwimmt" während des Lötprozesses auf dem 
geschmolzenen Lötzinn und "setzt" sich beim Abkühlen wieder. Wie dick 
danach der (mit Lötzinn gefüllte) Spalt zwischen Leiterbahn (Pad) und 
Bauteil-Anschluß ist, kann man nur schätzen. Aber da Lötzinn ein sehr 
viel schlechterer Leiter ist als Kupfer, dominiert es den Widerstand.

PS: die verlinkte Quelle geht von einer Lötstelle von 5x5mm² aus, bei 
einer Spaltbreite von 50µm. Die Lötstellen an den Bauteilen auf der 
gezeigten Platine haben aber wesentlich kleinere Fläche (vulgo: 
Querschnitt). Und die Größe des Lotspalts ist - wie gesagt - unbekannt

Jakob schrieb:
>> Wozu? Das ist die Frage.
>
> Was spielt das für eine Rolle?

Die Frage ist für die meisten Lötverbindungen auf der Platine vollkommen 
irrelevant. Nennenswert Strom fließt nur über wenige Bauteile. Und wenn 
z.B. die Spule einen Drahtwiderstand von 100mΩ hat, was spielt es dann 
für eine Rolle, ob da noch 1µΩ oder 10µΩ Widerstand für Lötverbindung 
und Leiterbahn dazu kommen? Gar keine.

> Mir ist schon klar das der Wert gering ist aber der ist nicht 0, also
> will ich einfach Wissen wie groß der ist.

Dann miß es halt. Von nichts kommt nichts.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Jakob schrieb:

> Ich habe Schaltwandler und
> brauche die Kontaktwiderstände der Bauteile die mit der Platine
> verbunden sind.

Wofür? Ich denke, Du bist der eizige Mensch auf der Welt,
der das braucht.

von Achim S. (Gast)


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Jakob schrieb:
> Auch
> wenn diese sehr klein sind, würde ich gerne wissen was für ein Wert
> dieser sein wird.

Na dann: Schieblehre raus, Geometrie der Pads messen und Widerstand 
abschätzen. Den Weg habe ich dir gestern schon erklärt.

Achim S. schrieb:
> Wenn du den Wert wirklich berechnen magst würde ich mir in erster
> Näherung die Fläche und die Dicke der Lötzinnschicht abschätzen, durch
> die der Strom fließen muss. Und das mit dem spezifischen Widerstand von
> Lötzinn multiplizieren.

Wie weit bist du mit deinen Rechnung schon fortgeschritten?

Jakob schrieb:
> Mir ist schon klar das der Wert gering ist aber der ist nicht 0, also
> will ich einfach Wissen wie groß der ist.

Na dann rechne.

Jakob schrieb:
> Und wie Aussagekräftig haltet ihr die Quelle?

Die Quelle ist recht seriös. Die haben genau den oben beschriebenen 
Rechenweg durchgeführt. Für deine Lötstellen, die eine völlig andere 
Geometrie haben, als die in der Quelle betrachtete, musst du dir halt 
selbst die Arbeit machen.

Jakob schrieb:
> Was spielt das für eine Rolle? Frägst du jemandem der dich frägt wie es
> dir geht wieso er fragt?

Nein. Denn in dem Fall ist der Hintergrund der Frage offensichtlich. In 
deinem Fall sind offenbar alle außer dir der Ansicht, dass du mit deiner 
Fragestellung einen falschen Ansatz verfolgst (den du aus irgendwelchen 
Gründen nicht beschreiben willst).

von Achim H. (anymouse)


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Harald W. schrieb:
> Jakob schrieb:
>
>> Ich habe Schaltwandler und
>> brauche die Kontaktwiderstände der Bauteile die mit der Platine
>> verbunden sind.
>
> Wofür? Ich denke, Du bist der eizige Mensch auf der Welt,
> der das braucht.

Nee, da gab es schon mal jemanden hier:
Beitrag "Widerstand einer Lötstelle"

Und noch ein paar Wissenschaftler:
https://smtnet.com/library/files/upload/solderjointproperties.pdf

Im letzten Paper steht ein Wert von "ungefähr 0,2 mΩ bei 1206" -- bei 
der genannten Lötzinnverbindung, Geometrie, ...

Rechne also einmal mit 0,05mΩ, und einmal mit 0,5mΩ, und wenn dies -- 
unter Berücksichtigung der anderen Impedanzen! -- einen relevanten 
Unterschied macht, kannst Du ja etwas genauer messen.

von Klaus R. (klara)


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Jakob schrieb:
> Die blauen Kreise, da sind die Kontaktwiderstände die ich meine. Auch
> wenn diese sehr klein sind, würde ich gerne wissen was für ein Wert
> dieser sein wird. Vielleicht 0.0001 Ohm?

Und? Hätte dieser Wert einen praktischen Nutzen für Dich? Du sagst ja 
selber, daß Du solche Werte nicht messen kannst. Wie genau sind denn die 
Bauteilwerte? Verschlechtert sich die Toleranz wenn Du den 
Kontaktwiderstand mit hinzurechnest? Kann ich mir nicht vorstellen, denn 
dann würdest Du in ganz anderen Regionen denken müssen. Dann hat der 
Temperaturkoeffizient einen weit aus größeren Einfluss. Dann heißt es im 
Meßprotokoll, dieser Wert wurde bei 22,456°C gemessen. Oje! Und dann 
noch die Eigenerwärmung, eventuell die Wärmestrahlung der Beleuchtung 
oder des Körpers der Person.
mfg klaus

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