Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Warum explodiert dieser Widerstand nicht?


von Bauform B. (bauformb)


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Guten Morgen,

ausnahmsweise mal eine Frage, warum etwas nicht kaputt geht :) Die 
Aufgabe ist trivial: ein uC soll nach Spannungsausfall noch Daten 
speichern können und bekommt dafür einen 1500uF-Elko. Der hängt zwecks 
Ladestrombegrenzung über 15 Ohm an 24V. Im Betrieb fließen hier max. 
50mA.

Der Widerstand muss beim harten Einschalten also bis zu 0.7Ws verbraten 
(inkl. Toleranzen). Der PR02 verträgt laut Datenblatt (siehe oben, Seite 
7) für 10ms 10W, und das auch nur alle 10 Sekunden.

Neugierdehalber habe ich einen 2000uF über so einen Widerstand und ein 
1xUM-Relais auf 30V geladen und wieder entladen. Und zwar alle 15 
Seekunden ca. 1800 Mal. Macht also 3600 Impulse mit 0.9Ws, oder? Neu 
hatte der Widerstand 14.904 Ohm, danach 14.904 Ohm.

Wer findet meinen Fehler?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Bauform B. schrieb:
> Wer findet meinen Fehler?
Lass den Versuch mal eine Woche weiterlaufen und probiere es auch mit 
anderen Widerständen. Und soooo arg überlastet ist der Widerstand mit 
der kurzzeitig 4-fachen Last ja nun auch nicht, dass er gleich beim 
ersten Mal kaputt gehen müsste.

Ich habe sowas ähnliches mal unbedacht in die Serie gebracht und nach 
einem weltweiten Test mit tausenden Geräten herausgefunden, dass nur ein 
Drahtwiderstand an so einer Stelle hinreichend überlastfähig ist.

: Bearbeitet durch Moderator
von Bernd K. (prof7bit)


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Höllisch aufpassen muss man mit den normalen Dünnschichtwiderständen in 
SMD-Bauform, da die Beschichtung nicht überall absolut gleichmäßig und 
homogen ist bilden sich bei gepulster Überlastung mikroskopisch kleine 
Hotspots und die brutzeln dann als erstes weg. Der Widerstandswert 
steigt dann merklich nachdem man denen ein paar Pulse jenseits der 
Belastungsgrenze verpasst hat weil die absolut auf Kante genäht sind und 
überhaupt nicht pulsfest.

Je dicker die Schicht desto besser, desto weniger ausgeprägte Hotspots. 
Und bedrahtet und zylindrisch ist nochmal besser als flach weil die 
Schicht auf einer größeren Oberfläche verteilt ist. Siehe auch 
MELF-Widerstände.

Manche Widerstände werden explizit als pulsfest beworben und dann steht 
im Datenblatt was sie aushalten können, oftmals kurzzeitig das 100-fache 
oder mehr ihrer Nennleistung.

: Bearbeitet durch User
von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Die Diagramme scheinen sich auf eine Umgebungstemperatur von 70°C zu
beziehen. Außerdem garantiert der Hersteller nicht, dass bei einem
Überschreiten der Maximalwerte das Bauteil explodiert. Vielmehr
garantiert er, dass bei Einhaltung der Maximalwerte selbst ein
schlechtes Exemplar intakt bleibt. Dabei ist meist auch noch etwas
Reserve mit eingerechnet.

von Andrew T. (marsufant)


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Bauform B. schrieb:
> Wer findet meinen Fehler?

Ist keiner drin.

Schau mal hier:

http://www.vishay.com/resistors/pulse-energy-calculator/

setzt man die Daten von Dir ein:
die 0.06 W average power steckt der gewählte Widerstand locker weg.

von Harald W. (wilhelms)


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Lothar M. schrieb:

> Ich habe sowas ähnliches mal unbedacht in die Serie gebracht und nach
> einem weltweiten Test mit tausenden Geräten herausgefunden, dass nur ein
> Drahtwiderstand an so einer Stelle hinreichend überlastfähig ist.

Und? Hattest Du dann Tausende Dienstreisen
an Tausende verschiedene Orte? :-)

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Andrew T. schrieb:
> Schau mal hier:
>
> http://www.vishay.com/resistors/pulse-energy-calculator/
>
> setzt man die Daten von Dir ein:
> die 0.06 W average power steckt der gewählte Widerstand locker weg.

Bei einem Tastverhältnis von 0,001 und einer Periodendauer von 10s sind
die Temperaturschwankungen innerhalb des Bauteils so groß, dass man
nicht mit der mittleren Leistung argumentieren kann.

Eine Belastung mit 100kW für 10s zweimal im Jahr ergeben ebenfalls eine
mittlere Leistung von 0,06W. Trotzdem segnet der Widerstand spätestens
nach 1ms das Zeitliche.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Harald W. schrieb:
> Und? Hattest Du dann Tausende Dienstreisen an Tausende verschiedene Orte?
Zum Glück nicht, die Steuerungen wurden beim nächsten Service nach und 
nach ausgetauscht...  ;-)

Yalu X. schrieb:
> Bei einem Tastverhältnis von 0,001 und einer Periodendauer von 10s sind
> die Temperaturschwankungen innerhalb des Bauteils so groß, dass man
> nicht mit der mittleren Leistung argumentieren kann.
Das ist der Knackpunkt. In dieser kurzen Zeit wird keine/kaum Wärme auf 
den Körper des Widerstands übertragen. Die gesamte Energie muss von der 
Widerstandsschicht bzw dem Widerstandsdraht aufgenommen werden. Und 
dafür ist eine gewisse Masse notwendig. So eine hauchdünne Schicht 
kann nicht viel Energie aufnehmen, deshalb überhitzt sie ganz lokal und 
irgendwann unterbricht der Widerstand an dieser Stelle völlig 
unspektakulär. Win Widerstandsdraht hat mehr Masse und kann deshalb 
darin mehr Energie einlagern und dann später an den Widerstandskörper 
abgeben.

von Andrew T. (marsufant)


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Yalu X. schrieb:
> Bei einem Tastverhältnis von 0,001 und einer Periodendauer von 10s sind
> die Temperaturschwankungen innerhalb des Bauteils so groß, dass man
> nicht mit der mittleren Leistung argumentieren kann.


Du irrst. Damit kann man in der geschilderten Situation des TE sehr 
sauber argumentieren. Eben das ist z.B. das Thema der ISO-Pulse im 
Automobilbereich.

>
> Eine Belastung mit 100kW für 10s zweimal im Jahr ergeben ebenfalls eine
> mittlere Leistung von 0,06W. Trotzdem segnet der Widerstand spätestens
> nach 1ms das Zeitliche.

Einfach mal weiterlesen in den vishay Dokumenten hätte Dir gezeigt, dass 
die Argumente Deiner Aussage nicht zielführend sind.

von Stefan F. (Gast)


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Ich nehme an, dass du in deinem Probeaufbau drähte an den Widerstand 
gelötet hast. Diese führen eine relativ große Menge Wärme ab, verglichen 
mit den dünnen Leiterbahnen einer Platine.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Bauform B. schrieb:
> 1500uF-Elko. Der hängt zwecks Ladestrombegrenzung über 15 Ohm
Ergo Zeitkonstante = 22ms
In diesem fraglichen Zeitraum, in dem die meiste Energie umgesetzt wird, 
kommt wie gesagt die Wärme noch nicht mal richtig aus der 
Widerstandsschicht heraus oder gar in die Anschlussdrähte hinein...

von Bauform B. (bauformb)


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Lothar M. schrieb:
> Bauform B. schrieb:
>> Wer findet meinen Fehler?
> Lass den Versuch mal eine Woche weiterlaufen und probiere es auch mit
> anderen Widerständen.
eigentlich sollte man, aber soo neugierig bin ich auch wieder nicht...

> Und soooo arg überlastet ist der Widerstand mit der kurzzeitig
> 4-fachen Last ja nun auch nicht, dass er gleich beim
> ersten Mal kaputt gehen müsste.
stimmt natürlich, aber wenigstens ein klein wenig hochohmiger hätte er 
ruhig werden können.

Harald W. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>
>> Ich habe sowas ähnliches mal unbedacht in die Serie gebracht und nach
>> einem weltweiten Test mit tausenden Geräten herausgefunden, dass nur ein
>> Drahtwiderstand an so einer Stelle hinreichend überlastfähig ist.
>
> Und? Hattest Du dann Tausende Dienstreisen
> an Tausende verschiedene Orte? :-)

Das ist der entscheidende Punkt, ungeplante Dienstreisen ;)
Also kommt ein Drahtwiderstand rein, auch wenn die groß oder schlecht 
lieferbar oder beides sind.

Jetzt darf ich nicht einmal schreiben "danke für die konstruktiven 
Beiträge", die waren ja alle lesenswert! Also dankeschön.

von Joe F. (easylife)


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Lothar M. schrieb:
> Das ist der Knackpunkt.

Ich mag das Wort "Knackpunkt" in diesem Zusammenhang.

von Sven S. (schrecklicher_sven)


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Bauform B. schrieb:
> Neugierdehalber habe ich einen 2000uF über so einen Widerstand und ein
> 1xUM-Relais auf 30V geladen und wieder entladen. Und zwar alle 15
> Seekunden ca. 1800 Mal. Macht also 3600 Impulse mit 0.9Ws, oder? Neu
> hatte der Widerstand 14.904 Ohm, danach 14.904 Ohm.
>
> Wer findet meinen Fehler?

Das von Dir angehängte Datenblatt zeigt Widerstände von 1-3 Watt 
Belastbarkeit.
Glaubst Du, daß Impulse mit 0,9Ws einen Widerstand interessieren, der 1 
Watt dauernd verträgt?

von 2 Cent (Gast)


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Sven S. schrieb:
> Glaubst Du, daß Impulse mit 0,9Ws einen Widerstand interessieren, der 1
> Watt dauernd verträgt?
Mitdenken bitte, Extremgegenbeispiel:
Glaubst Du, daß Impulse mit 0,9Ws -selten auftretend aber im 
Gigawattbereich, also kurze Impulse- diesen Widerstand nicht 
zerstören?

von Sven S. (schrecklicher_sven)


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2 Cent schrieb:
> Impulse mit 0,9Ws -selten auftretend aber im
> Gigawattbereich,

So, so.
Mind. ein Gigawatt....mein Taschenrechner hat leider nicht genug Nullen, 
um die dafür nötige Spannung (an 15 Ohm) auszurechnen. Dürfte aber 
locker ausreichen für einen kleinen Blitz mit <1nS AM WIDERSTAND VORBEI.

von 2 Cent (Gast)


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Sven S. schrieb:
> 2 Cent schrieb:
>> Impulse mit 0,9Ws -selten auftretend aber im
>> Gigawattbereich,
>
> So, so.
> Mind. ein Gigawatt....mein Taschenrechner hat leider nicht genug Nullen,
> um die dafür nötige Spannung (an 15 Ohm) auszurechnen. Dürfte aber
> locker ausreichen für einen kleinen Blitz mit <1nS AM WIDERSTAND VORBEI.
Soso, dein Taschenrechner liest diesen thread, und scheint besser 
mitzudenken.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Bauform B. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Bauform B. schrieb:
>>> Wer findet meinen Fehler?
>> Lass den Versuch mal eine Woche weiterlaufen und probiere es auch mit
>> anderen Widerständen.
> eigentlich sollte man, aber soo neugierig bin ich auch wieder nicht...
Ich habe hier einen Versuch, der läuft jetzt seit gut 3 Jahren.

Sven S. schrieb:
> Glaubst Du, daß Impulse mit 0,9Ws einen Widerstand interessieren, der 1
> Watt dauernd verträgt?
Ja. Tun sie.
Denn diese kurzen Impulse schädigen die Widerstandsschicht. Sie greifen 
an der "schwächsten" Stelle (= der "Knackpunkt" ;-) an, weil dort die 
Stromdichte und der Energieeintrag am höchsten ist, und sorgen dafür, 
dass diese Stelle noch schwächer wird --> Mitkopplung.

Bauform B. schrieb:
>> Und soooo arg überlastet ist der Widerstand mit der kurzzeitig
>> 4-fachen Last ja nun auch nicht, dass er gleich beim
>> ersten Mal kaputt gehen müsste.
> stimmt natürlich, aber wenigstens ein klein wenig hochohmiger hätte er
> ruhig werden können.
Das wäre der andere Ansatz, damit erkauft man sich dann aber auch eine 
langsamere Spannungsanstiegszeit und höhere statische Verlustleistung im 
Betrieb. Und ggfs. kommt der uC mit einer langsam ansteigenden Spannung 
nicht richtig aus den Pötten.

von Ironisator (Gast)


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Bauform B. schrieb:
> Neugierdehalber habe ich einen 2000uF über so einen Widerstand und ein
> 1xUM-Relais auf 30V geladen und wieder entladen. Und zwar alle 15
> Seekunden ca. 1800 Mal. Macht also 3600 Impulse mit 0.9Ws, oder? Neu
> hatte der Widerstand 14.904 Ohm, danach 14.904 Ohm.
>
> Wer findet meinen Fehler?

Die Widerstandsmafia verarscht uns nur. Die Datenblättes sind voller 
Lügen, und ein Einzeltest eines Einzelstücks bei 22°C beweist 
zweifelsfrei, dass der Widerstand für immer und überall unendlich lange 
überlastet werden darf, unabhängig von Temperatur.

Die Datenblätter sind nur Fake, die Hersteller haben eine große 
Verschwörug gebildet, die zum Ziel hat, und viel zu große Widerstände 
anzudrehen. Das ist weltweit so.

Beitrag #5851397 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5851400 wurde von einem Moderator gelöscht.
von michael_ (Gast)


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Bauform B. schrieb:
>> Und soooo arg überlastet ist der Widerstand mit der kurzzeitig
>> 4-fachen Last ja nun auch nicht, dass er gleich beim
>> ersten Mal kaputt gehen müsste.
> stimmt natürlich, aber wenigstens ein klein wenig hochohmiger hätte er
> ruhig werden können.

Widerstände machen das aber nicht.
Entweder ganz oder putt!

Datenblatt und Theorie ist die eine Seite.
Aber mindestens bei deinem Versuchsaufbau hast du noch Induktivitäten 
und Widerstände in der Zuleitung, welche die Flanken verschleifen.
Damit wird es harmloser.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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michael_ schrieb:
> Aber mindestens bei deinem Versuchsaufbau hast du noch Induktivitäten
> und Widerstände in der Zuleitung, welche die Flanken verschleifen.
Die parasitären Induktivitäten sind aber im ms Bereich absolut 
irrelevant und die Leitungswidersände sollten nicht großartig den 10mOhm 
Bereich verlassen.

Aber der Strom kann auch ohne jegliche Parasiten im Einschaltaugenblich 
niemals größer werden als 1,6A...

>> aber wenigstens ein klein wenig hochohmiger hätte er
>> ruhig werden können.
> Widerstände machen das aber nicht.
> Entweder ganz oder putt!
Kann ich nicht bestätigen. Ich habe da schon beliebe Zwischenwerte 
gehabt.

> Entweder ganz oder putt!
Wobei du natürlich eigentlich auch Recht hast, denn ein 1kOhm Widerstand 
mit 1% ist von 990 bis 1010 Ohm "ganz ok", aber drunter und drüber 
schlicht "kaputt"...

: Bearbeitet durch Moderator
von Besserwisser (Gast)


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Ich vermisse die Berücksichtigung des ESR im Kondensator.
Nimm mal einen OSCON und schraube Deine Umgebungstemperatur hoch und
guck mal, was passiert....

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Besserwisser schrieb:
> Ich vermisse die Berücksichtigung des ESR im Kondensator.
Tut nur im Sub% Bereich was zur Sache. Ein 25V/1500uF Kondensator hat 
knapp 30mOhm.

> Nimm mal einen OSCON und schraube Deine Umgebungstemperatur hoch und
> guck mal, was passiert....
Ändert auch nicht wesentlich was. Wird sogar eher niederohmiger.
Oder was sollte passieren?

von Bauform B. (bauformb)


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michael_ schrieb:
> Aber mindestens bei deinem Versuchsaufbau hast du noch Induktivitäten
> und Widerstände in der Zuleitung, welche die Flanken verschleifen.

Die gibt's im wirklichen Leben auch. Aber tatsächlich hatte ich zuerst 
ein fernsteuerbares Netzgerät genommen, aber das erzeugt ganz flache 
Flanken. Mit dem Relaiskontakt schaut es schon viel realistischer aus.

Besserwisser schrieb:
> Ich vermisse die Berücksichtigung des ESR im Kondensator.

Der Elko hat laut Datenblatt bei 120Hz 64mOhm (max. 91mOhm), der 
Widerstand hat offiziell 5%, 250ppm/K. Die Raumtemperatur war bei der 
ersten Messung 22.9°C, bei der letzten 23.6°C, jeweils mit reduzierter 
Luftbewegung für 5 Minuten. Das Ohmmeter war ca. 1 Stunde vorgeheizt.
Immer diese Salamitaktik in diesem Forum ;)

von Soul E. (Gast)


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michael_ schrieb:

> Widerstände machen das aber nicht.
> Entweder ganz oder putt!

Kommt auf den Widerstand an.

Failure mode distribution acc. IEC62380:

* FIXED, LOW DISSIPATION FILM RESISTORS
HIGH STABILITY (RS), GENERAL PURPOSE (RC), “ MINIMELF ”
* FIXED, LOW DISSIPATION SURFACE MOUNTING RESISTORS
AND RESISTIVE ARRAY
Drifts 60%
Open circuits 40%

* FIXED, HIGH DISSIPATION FILM RESISTORS
* HOT MOLDED CARBON COMPOSITION, FIXED RESISTORS
* LOW DISSIPATION WIREWOUND RESISTORS
* HIGH DISSIPATION WIREWOUND RESISTORS
Short circuits 0%
Open circuits 100%

* NON WIREWOUND CERMET POTENTIOMETER
Drifts 20%
Open circuits 80%


Und selbst das ist nur Statistik. Es könnte sein dass gerade Dein 
spezieller Widerstand sich anders verhält.

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