Birçok tasarımcı, dirençlerin voltaj direnç katsayısına (VCR) ve sıcaklık direnç katsayısına (TCR) sahip olduğunun farkında değildir. Bu anlaşılabilir bir durumdur çünkü düşük voltaj ve düşük direnç uygulamalarında voltaj etkisi küçüktür ve sıcaklık etkileriyle iyi bir şekilde maskelenebilir. Ancak yüksek direnç ve/veya yüksek gerilim (HV) kullanan devrelerde direncin gerilimle değişmesi önemli bir sorun olabilir. Bu devreler, yüksek voltajlı güç kaynakları, transempedans amplifikatörleri (TIA), yüksek voltajlı LED aydınlatma ve darbe iletişim sistemleri gibi uygulamalarda kullanılır. Bu tür devrelerin tasarımcılarının VCR'nin ilkelerini ve etkilerini ve aynı zamanda etkisinin nasıl azaltılacağını anlaması gerekir.
Bu makale öncelikle VCR'nin ne olduğuna ve devre tasarımı üzerindeki etkisine genel bir bakış sunmaktadır. Ardından, Stackpole'un düşük VCR direncini örnek olarak kullanarak, VCR'nin etkisini en aza indirmek ve kritik devrelerin doğru ve güvenilir çalışmasını sağlamak için bu tür cihazların nasıl seçileceğini ve uygulanacağını açıklıyor.
VCR nedir?
Bir direncin VCR'si, direnç değeri ile uygulanan voltaj arasındaki orantılı olarak değişen ilişki olarak tanımlanabilir. Ölçüm birimi genellikle volt başına milyonda birdir (ppm/V) ve aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:
Formül 1
bunların arasında
R ₁, referans voltajındaki (V ₁) ohm (Ω) cinsinden ölçülen direnç değeridir.
R ₂ test voltajındaki (V ₂) direnç değeridir (ohm cinsinden).
V ₁ referans voltajıdır
V ₂ test voltajıdır
VCR pozitif veya negatif olabilir. Pozitif bir VCR, dirençteki voltaj arttıkça direncin de artacağını gösterir; Negatif VCR direncin azaldığını gösterir.
VCR'si 200 ppm/V ila 300 ppm/V arasında değişen tipik bir yüksek voltaj çip direnci, uygulanan voltaj 1000 V değiştiğinde dirençte %20 ila %30'luk bir değişiklik yaşayacaktır. VCR'si 25 ppm/V ila 50 ppm/V arasında değişen bir direnç seçilirse, direnç değişimi aynı 1000 V değişimi altında %2,5 ila %5'e düşecektir.
VCR'yi ölçmek için standart test yöntemi MIL-STD-202G 309 yöntemini takip etmelidir. Bu standart, standart test voltajının belirtilen maksimum çalışma voltajına eşit olduğunu ve referans voltaj seviyesinin maksimum çalışma voltajının %10'u olduğunu belirterek, elektronik bileşenleri test etmek için birleşik bir yöntemi belirtir.
VCR nasıl en aza indirilir
Uygun tasarım ve malzemelerin seçilmesiyle VCR mümkün olan en aza indirilebilir. Düşük VCR direncine sahip malzemelerin VCR'yi iyileştirebilmesinin yanı sıra TCR'yi de arttırarak sıcaklık stabilitesini azaltabilmesi nedeniyle, dirençli malzemeleri seçerken mühendislikten ödün verilmesi gerekmektedir. Düşük dirençli mürekkebin seçilmesi VCR'yi de geliştirebilir ancak ulaşılabilir maksimum direnci sınırlayacaktır. Dirençli mürekkebin türünün ve kullanımının dikkatli seçilmesi VCR'yi optimize edebilir.
Lazer kırpmanın VCR üzerinde de etkisi olabilir. Onarılmamış dirençlerin ürettiği direnç değeri genellikle beklenen değerden %5 ila 20 oranında farklılık gösterir. Lazer düzeltme, direnç değerini %1 gibi daha küçük bir tolerans aralığına ayarlamak için kullanılır. Lazer kırpma işlemi mikro çatlaklar oluşturarak yerel beklenmeyen empedans değişikliklerine neden olabilir, dolayısıyla VCR'yi artırabilir ve VCR'nin bozulmasına neden olabilir (Şekil 1).