12 e 13 Aprile 2022, BolognaFiere

Eliminare in modo efficiente le dispersioni termiche negli shunt

Un parametro decisivo nei resistori shunt è la capacità di carico (potenza). La capacità di carico è sempre limitata dalla dissipazione (dispersioni termiche), il che restringe il campo di applicazione di uno shunt. Negli shunt il calore è uno dei fattori critici, tanto che può arrivare a danneggiarli in caso di sovraccarico continuo. Isabellenhütte, fornitore di CODICO, è riuscita a tenere sotto controllo le dispersioni termiche.

La dispersione termica

Isabellenhütte (produttore di CODICO) è riuscito a risolvere il problema delle dispersioni termiche, il passo successivo è stato un incremento considerevole della capacità di carico e della corrente di misura. Proprio qui vengono in aiuto la profonda conoscenza dei materiali, la professionalità del team R&D e l’alto grado di integrazione verticale di Isabellenhütte.
Isabellenhütte è infatti uno dei pochi produttori al mondo in grado di offrire shunt con un’elevatissima capacità di carico in un package di dimensioni ridotte rispetto alla concorrenza.
L’immagine 1 mostra un confronto tra lo shunt VMS (2512, 10mΩ) di Isabellenhütte e un prodotto della concorrenza (anch’esso uno shunt 2512, 10mΩ). In presenza di una capacità di carico di 17A il prodotto della concorrenza è chiaramente più caldo e di conseguenza meno efficiente. A sinistra si nota quanto si riscalda il modello della concorrenza, a destra si osserva, invece, che lo shunt di Isabellenhütte rimane relativamente freddo.

Immagine 1: Misurazione comparativa tra la Serie VMS (a destra) e il componente della concorrenza (a sinistra)
Immagine 1: Misurazione comparativa tra la Serie VMS (a destra) e il componente della concorrenza (a sinistra)

Nello sviluppo degli shunt Isabellenhütte si è concentrata in modo particolare sul calore disperso come parametro critico. Grazie alla speciale costruzione del resistore di precisione, ai materiali selezionati e a una produzione attenta alla qualità, Isabellenhütte è riuscita a ridurre estremamente la resistenza termica interna (Rthi -Internal heat resistance) e a mantenere efficiente la dissipazione termica dall’hot spot al circuito stampato attraverso il punto di contatto del componente.

Resistenza termica

Come si può osservare nell’immagine 2, il tratto critico è quello tra l’hot spot (T1) e la superficie di connessione (T2). In questa zona la resistenza termica interna (indicata in Kelvin per Watt) negli shunt di Isabellenhütte è pari solo a Rthi = 25K/W, mentre per gli shunt dei diretti concorrenti è Rthi = 50K/W. È proprio questa la ragione per cui lo shunt VMS ha una temperatura inferiore di circa 46 °C rispetto al componente della concorrenza.

 

Immagine 2: Sezione della serie SMS/VMS
Immagine 2: Sezione della serie SMS/VMS

 

Partendo da questa constatazione si potrebbero trarre determinate conclusioni e affermare quanto segue: se lo shunt di Isabellenhütte a pari carico resta “più freddo”, ciò significa che questo resistore sopporta una corrente maggiore e può dunque assorbire più potenza. In alternativa a questo, si può scegliere una forma più compatta. Questa tesi è assolutamente corretta ed è chiaramente verificabile anche nell’immagine 3.

La serie SMS

Anche il confronto con la Serie SMS invece della VMS è molto interessante: la Rthi nella Serie SMS è cioè pari solo a 20K/W, il che rende ancora più evidente la differenza tra Isabellenhütte e i prodotti della concorrenza.
Le immagini  seguenti chiariscono chiarisce le differenze rilevanti tra i due shunt per quanto riguarda la dissipazione termica. Qui si vede con precisione la relazione tra la resistenza termica interna e la capacità di carico. Non solo la capacità di carico della Serie SMS è maggiore rispetto al modello corrispondente della concorrenza, ma il calo di potenza del modello della concorrenza inizia già a 70° C, mentre a 110°C il resistore può essere caricato per un massimo del 60% della potenza nominale.

Immagine 3a
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Immagine 3b
Immagine 3b
Massimiliano Anticoli
Massimiliano Anticoli

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