I resistori ceramici a film spesso sono stati per lungo tempo la forza principale nelle applicazioni elettroniche, ma si basano su substrati fragili e suscettibili a fessurazioni o delaminazioni. Tenendo presente questo, Burns, Inc. offre un'alternativa a base di acciaio per applicazioni che richiedono elevata potenza, efficienza termica e robustezza meccanica.
I resistori ceramici a film spesso sono affidabili prima che si verifichino rotture o delaminazioni, ma il rischio di rotture o delaminazioni aumenta significativamente con apparecchiature ridotte e maggiore densità di potenza. Deflessione, vibrazione o cicli termici dei circuiti stampati possono comprometterne le prestazioni e l'affidabilità, provocando potenziali guasti sul campo.
I tradizionali resistori ceramici a film spesso sono economici e ampiamente disponibili, ma i loro substrati sono fragili e hanno una bassa affidabilità in ambienti difficili. L'acciaio inossidabile fornisce un substrato rigido ma leggermente cedevole che assorbe le sollecitazioni meccaniche causate dalla flessione, dalle vibrazioni e dalla manipolazione del circuito durante l'assemblaggio, riducendo il rischio di rotture o delaminazione.
I resistori a film spesso a base di acciaio (TFOS) offrono un'alternativa meccanicamente robusta e termicamente efficiente ai progetti impegnativi ad alto stress in cui anche una piccola quantità di flessione, vibrazione o ciclo termico del circuito può causare il degrado dei resistori ceramici.
Bourns ha introdotto il primo resistore TFOS TFOS30-1-150T a metà del 2025 (Figura 1). Gli elementi realizzati con TFOS hanno un'eccellente conduttività termica, un'elevata densità di potenza e una forte durata meccanica, che li rendono adatti per applicazioni impegnative. Molti circuiti di potenza o ad alta energia presentano limitazioni sulla capacità dell'elemento di assorbire, dissipare e resistere agli impulsi di energia per evitare fessurazioni, derive o guasti prematuri.
Figura 1: TFOS30-1-150T di Bourns utilizza un substrato in acciaio inossidabile più affidabile rispetto ai resistori ceramici a film spesso. Immagine gentilmente concessa da Bourns)
I substrati in acciaio forniscono un'eccellente dissipazione del calore per una migliore dissipazione di potenza e una maggiore densità di potenza in contenitori più piccoli. Applicare uno strato dielettrico ad alta integrità sul substrato di acciaio inossidabile pulito per impedire la conduzione di energia elettrica attraverso l'acciaio.
Trasferendo la gestione della potenza e la robustezza nei resistori, i progettisti possono ridurre l'utilizzo dei radiatori, ridurre il numero di componenti e migliorare l'affidabilità sul campo. In breve, secondo Bourns, i progettisti possono ottenere prestazioni più elevate in spazi più piccoli senza hardware di raffreddamento aggiuntivo.
Durante la produzione dei componenti TFOS, i modelli di conduttori e resistori a film spesso vengono disegnati sullo strato dielettrico utilizzando un processo di serigrafia. Dopo ogni passaggio, il materiale viene bruciato e solidificato in un forno ad alta temperatura per garantire adesione e un robusto percorso conduttivo e resistivo. Infine, i conduttori e i resistori sono ricoperti da uno smalto protettivo per garantire protezione meccanica, resistenza ambientale e isolamento elettrico dal substrato.
Considerazioni sulla progettazione di alto livello
I resistori TFOS offrono elevata potenza e capacità di elaborazione degli impulsi in una forma compatta per mantenere i vantaggi prestazionali in condizioni difficili. Ciò consente agli ingegneri di soddisfare severi requisiti di affidabilità e gestione termica senza compromettere le dimensioni complessive.
TFOS30-1-150T è conforme allo standard AEC-Q200 ed è adatto per applicazioni automobilistiche come sistemi di accumulo di batterie, azionamenti di motori, inverter, pannelli di sensori per veicoli a celle a combustibile e altre applicazioni in cui elevata potenza, gestione termica e robustezza meccanica sono fondamentali.
Bourns nota in una nota applicativa [1] sull'uso di questo elemento nelle schede dei sensori dello stack di celle a combustibile che TFOS è adatto per questa applicazione perché gestisce densità di potenza elevate. Può adattarsi al circuito di precarica e scarica dei veicoli a celle a combustibile e garantire una gestione efficiente dell'energia anche in caso di funzionamento a frequenza variabile. La bassa induttanza e le tolleranze strette garantiscono una misurazione accurata di tensione, corrente e temperatura nello stack di celle a combustibile.
TFOS30-1-150T è disponibile con opzioni di terminazione personalizzate da 4.000 "L x 2.756" W (101,60 mm x 70,00 mm), inclusi cuscinetti, connettori a pressione, cavi di sospensione e cavi di terminazione. Bourns sottolinea che questa piastra di base piatta e solida in acciaio può essere fabbricata in una varietà di forme e dimensioni, fino a 406 mm x 406 mm, per adattarsi a una varietà di layout personalizzati o montata direttamente su una superficie radiante. I progettisti possono anche specificare valori ohmici aggiuntivi, tolleranze di resistenza e integrazione di più resistori.
Ha una resistenza di 150 Ohm e una tolleranza di ± 10% ed è ottimizzato per la precisione. Ha una potenza nominale di 260 W se montato su un radiatore e fino a 900 W se raffreddato da una ventola, rendendolo ideale per applicazioni che richiedono una significativa dissipazione del calore. Il TFOS30-1-150T ha un intervallo di temperatura operativa esteso da -55 °C a+125 °C e, secondo Bourns, può sopportare temperature estremamente elevate degli elementi fino a 350 °C.