DE2623616C3

DE2623616C3 - Abgleichbarer elektrischer Schichtwiderstand mit definierter Sicherungswirkung

Info

Publication number: DE2623616C3
Application number: DE19762623616
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 8672 Selb Schuermann
Original assignee: Draloric Electronic 8500 Nuernberg GmbH
Current assignee: Draloric Electronic GmbH
Priority date: 1976-05-26
Filing date: 1976-05-26
Publication date: 1979-02-08
Also published as: DE2623616A1; DE2623616B2

Description

Die Erfindung betrifft einen abgleichbaren elektrischen Schichtwiderstand mit definierter Sicherungswirkung mit die Form der Widerstandsschicht beeinflussenden Trennschnitten, die parallel zueinander verlaufen, in Längsrichtung der Widerstandsschicht hintereinanderliegen und sich in ihrer Länge über einen Teil der Breite (bzw. des Umfanges) der Widerstandsschicht erstrekken, wobei die hintereinanderliegenden Trennschnitte unterschiedlich lang sind.

Ein derartiger Widerstand ist aus der DE-AS 05 354 bekannt, wobei dort in der Widerstandsschicht mindestens drei Trennschnitte angeordnet sind, die von einem Minimalwert auf einen Maximalwert zu- und dann wieder auf den Minimalwert abnehmen. Damit wird die Wirkung eines aus der DE-AS 10 49 961 bekannten Schichtwiderstandes mit ovalem oder ellipsenförmigem Fenster in der Widerstandsschicht einfa- M eher erreicht.

Da bei der aus der DE-AS 23 05 354 bekannten Ausführtingsform die Trennschnitte zur Längsrichtung der Widerstandsschicht symmetrisch angeordnet sind, ist der Abgleichfaktor, welcher als der Quotient von Widerstandswert vor zum Wides-standswert nach dem Anbringen der Trennschnitte definiert ist, von der Sicherungswirkung, d. h. von der Durchbrennzeit nicht unabhängig. Die Durchbrennzeit hängt nämlich dort genauso wie der Abgleichfaktor von der Länge des längsten Trennschnittes ab.

Eine weitere Bauform eines elektrischen Schichtwiderstandes, insbesondere eines Funkenlöschwiderstandes mit definierter Sicherungswirkung ist aus der DE-OS 23 15 837 bekannt Dort wird die Einengung der auf einen Keramikkörper aufgebrachten Widerstandsschicht durch ein U-förmig gestaltetes Muster hervorgerufen. Das U-förmig gestaltete Muster bedingt jedoch eine Vorrichtung, welche in zwei senkrecht aufeinanderstellenden Raumrichtungen einen Trennschnitt vollführen muß. Außerdem ist die Sicherungswirkung, d. h. die Durchbrennzeit auch bei dieser Ausführungsform eines Schichtwiderstandes vom Abgleichfaktor nicht unabhängig wählbar bzw. einstellbar.

Aus der DE-AS 1016 353 ist ein gleichzeitig als Abschaltsicherung dienender ohmscher Widerstand bekannt, bei dem der wirksame Querschnitt der auf einen Trägerkörper schlechter Wärmeleitfähigkeit aufgebrachten Widerstandsschicht in an sich bekannter Weise an einer Stelle verringert ist Dort wird die Widerstandsschicht zweckmäßigerweise in der Mitte durch ein höchstens etwa zwei Windungen aufweisendes Wendelband verringert, während bei dem aus der DE-OS 24 24 424 bekannten Sicherungswiderstand die Widerstandsschicht lediglich im Bereich eines Endes eines stabförmigen Trägerkörpers eine Wendelung aufweist Durch Einschleifen einer kurzen Wendel steigt der Widerstandswert von einem Vorwert ausgehend auf einen bestimmten Endwert an. Der durch den Quotienten von Endwert zu Vorwert definierte Abgleichfaktor ist näherungsweise der Wendelsteigung umgekehrt und dem Bereich der Überlappung der Wendelenden direkt proportional. Bei Überlastung des Widerstandes verteilt sich die Last annähernd auf den durch die Überlappung gegebenen Wendelbereich und führt dort zu einer Übertemperatur, welche die Widerstandsschicht dort durchbrennt Aufgrund von Herstellungsfehlern oder nur sehr schwer zu vermeindenden Inhomogenitäten in der Widerstandsschicht kommt es häufig zur Ausbildung von Bereichen maximaler Übertemperatur, die außerhalb der Mitte des Überlappungsbereiches liegen. Das führt bei gegebener Durchbrennlast zumeist zu Abweichungen der Abschaltzeit, d. h. zu Streuungen der Sicherungswirkung. Da bei diesen bekannten Ausführungsformen sowohl der Abgleichfaktor als auch die belastete Schichtfläche und damit die Durchbrennzeit Parameter des Wendelabstandes und der Überlappungslänge sind, kann der Abgleichfaktor nicht vom Durchbrennverhalten unabhängig eingestellt werden.

Aus der DE-AS 11 28 522 ist ein Verfahren zur Herstellung elektrischer Sicherungswiderstände bekannt, bei dem die Widerstandsschicht keine Engestelle besitzt, sondern die Bekohlungsbedingungen einzeln so gesteuert werden, daß unter Erhaltung des geforderten Widerstandswertes die an den Widerstand gestellten Sicherungsforderungen erfüllt werden.

Aus der DE-AS 11 96 765 ist ein Sicherungswiderstand bekannt, bei dem die Metall Widerstandsschicht mindestens teilweise mit einem Glas bedeckt ist, dessen Schmelztemperatur einer bei zulässiger Überlastung

des Widerstandes auftretenden, vorbestimmten Schichttemperatur entspricht, und das erst oberhalb der Schmelztemperatur lonenleitfähigkeit zeigt

Aus der DE-OS 14 90 781 ist ein Sicherungswiderstand bekannt, bei dem eine Sichenmgstrennstrecke mit dem Widerstandspfad in Serie geschaltet ist.

Ein abgeglichener Schichtwiderstand mit einer vergleichmäßigten Stromdichteverteilung ist arts der DE-OS 23 19 899 der Anmelderin bekannt Dort sind kleine Abgleichfaktoren leicht erzielbar.

Ein Schichtwiderstand mit einer Abg'eichwendel, die in ihrem Endbereich unterbrochen ist und wobei diese Unterbrechung langer ist als die Wendelbreite, ist aus der GB-PS 9 82 543 bekannt.

Ein Verfahren zum Abgleichen von flächenhaften elektrischen Widerständen ist aus der DE-OS 21 20 806 bekannt Dort werden in die Widerstandsschicht nebeneinander mehrere Trennuten nebeneinander parallel und ungleichlang eingeschnitten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen abgleichbaren elektrischen Schichtwiderstand der eingangs genannten Art mit definierter Sicherungswirkung anzugeben, bei dem der Abgleichfaktor und die Sicherungswirkung, d.h. die Durchbrennbedingungen vom Abgleichfaktor unabhängig, frei wählbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gesamtheit der folgenden Merkmale gelöst., daß die durch die Trennschnitte in der Widerstandsschicht gebildeten Engestellen so angeordnet sind, daß sie in Längsrichtung der Widerstandsschicht gegeneinander versetzt sind und mindestens eine Engestelle in ihrer Abmessung kleiner als die übrigen Engestellen und kleiner als die kürzeste Entfernung zwischen den Trennschnitten ist

Um diese Engestelle geringer Breite in ihrer Abmessung genauer zu definieren, ist es möglich, mindestens eine Engestelle geringer Breite mit Führungsrillen auszubilden, die zueinander parallel verlaufen können, oder gegeneinander einen spitzen Winkel einschließen.

Die Widerstandsschicht kann aus Glanzkohle, aus Metall oder aus einem anderen bekannten Schichtwiderstandsmaterial bestehen. Die Engestellen können in der Widerstandsschicht mittelbar durch Entfernen von Widerstandsmaterial oder unmittelbar durch ein an sich bekanntes Maskierverfahren hergestellt werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere dünn, daß die Sicherungswirkung, d. h. die Durchbrennzeit des Widerstandes vom Abgleichfaktor im wesentlichen unabhängig is', da das Druchbrennverhalten durch die Stromdichte in der Engestelle geringer Breite definiert wird, während der Abgleichfaktor im wesentlichen von der Überlappung und der Entfernung der Trennschnitte abhängig ist. Diese Engestelle kann so dimensioniert werden, daß dort gegenüber allen anderen Bereichen an der Widerstandsschicht bei Überlastung eine deutlich überhöhte Stromdichte auftritt Dadurch wird eine unerwünschte Stabilisierung des Widerstandes, die dann eintritt, wenn nach der Zerstörung eines Teiles der Widerstandsschicht der Widerstandswert ansteigt, was zum Absinken der Last an den benachbarten Teilbereichen der Widerstandsschicht führen kann, verhindert.

Zur Verdeutlichung des oben Ausgeführten mag die Zeichnung dienen. Es zeigt

Fi g. 1 einen herkömmlichen Sicherungswiderstand,

Fig.2 einen abgleichbaren Schichtwiderstand mit definierter Sicherungswirkung gemäß der Erfindung

und

F i g. 3 verschiedene Ausführungsformen der Trennschnitte in der Widerstandsschicht, wobei der Trägerkörper ebene oder zylindrische Gestalt besitzen kann. Im letztgenannten Fall sind die dargestellten Konfigurationen als Abwicklungen zu verstehen.

Fig.l zeigt einen Sicherungswiderstand, wie er beispielsweise aus der DE-AS 1016 353 bekannt ist Durch das Einschleifen eines Trennschnittes 3 in die Widerstandsschicht 1 steigt der Widerstandswert zwischen den beiden Anschlußelementen 2 von einem Vorwert R₀ auf einen Endwert R_e an. Der Abgleichfaktor /ist definiert als Quotient aus Endwert zu Vorwert, d.h.

und kann näherungsweise durch die Formel

dargestellt werden. Darin bedeuten a und b Koeffizienten, O die in der Figur dargestellte Überlappungslänge der Enden des Trennschnittes 3 und Wdie Steigung des Trennschnittes 3. Ein Großteil der am Schichtwiderstand abfallenden Leistung konzentriert sich auf den

jo schraffiert dargestellten Bereich B. Bei Überlastung eines derartigen, bekannten Widerstandes sind je nach Größe der Überlappungslänge Ü bei konstanter Steigung VV verschiedene Durchbrennabläufe zu beobachten. Ist die Überlappungslänge Ü sehr klein gegen

J5 die Steigung W, d. h. liegen die Enden des Trennschnittes 3 etwa auf gleicher Höhe, dann beginnt die Zerstörung der Schicht bei Überlastung an den Stellen größter Stromdichte — das sind die Bereiche um die Enden des Trennschnittes 3 — entsprechend auch größter Überhitzung. Dadurch wird der Schichtquerschnitt eingeschnürt, die Stromdichte weiter erhöht und der Durchbrennvorgang setzt sich lawinenartig fort Dabei ist auch der Temperaturkoeffizient der Widerstandsschicht von Einfluß, da bei erhöhter Temperatur ein positiver Temperaturkoeffizient ebenfalls zu einer zusätzlichen Widerstandserhöhung und damit zu einem erhöhten Leistungsabfall beiträgt.

Ist die Überlappungslänge gleich oder größer als die Steigung W des Trennschnittes 3, dann verteilt sich ein Großteil der Leistung auf dem schraffierten Bereich B. Im allgemeinen wird die Temperatur in der Mitte des Bereiches B ihr Maximum erreichen und dort zum Durchbrennen führen. Wegen des zu großen Abstandes der Endpunkte des Trennschnittes 3 voneinander, ist ein Druchbrennvorgang wie oben beschrieben hier nicht möglich. Aufgrund von Herstellungsfehlern oder Inhomogenitäten in der Widerstandsschicht t kommt es erfahrungsgemäß häufig zur Ausbildung von Bereichen maximaler Temperatur, die außerhalb der Mitte des

bo Bereiches B liegen. Dies führt bei gegebener Durchbrennleistung zu Abweichungen der Abschaltzeit in einer oft unzulässigen Streubreite.

In F i g. 2 ist ein erfindungsgernäßer Sieht·! ungswiderstand mit auf einem zylindrischen Trägerkörper

b5 aufgebrachter Widerstandsschicht 1 dargestellt. Die Widerstandsschicht wird durch zwei Trennschnitte 3 geteilt, wobei ein Trennschnitt 3 eine Engestelle b\ geringer Breite und ein Trennschnitt 3 eine Engestelle th

besitzt, die in Längsrichtung der Widerstandsschicht 1 gegeneinander versetzt sind. Dabei dient die Engestelle b\ als Durcbbrennsicherung und die Engestelle bi bzw. deren Versetzurj gegen die Engestelle b\ dem Abgleich des Widerstandes. Im Bereich der Engestelle h\ ergibt sich die größte Stromdichte. Das Durchbrennen der Wiaerstandsschicht 1 bei Überlastung des Widerstandes beginnt — wie oben beschrieben — an den Enden des Trennschnittes 3 und setzt sich lawinenartig über die gesamte Engestelle b\ fort, ohne zu einer Stabilisierung der Schicht führen zu können. Das Abgleichen des Widerstandswertes geschieht nach Festlegung des Abstandes zwischen den Trennlinien 3, der erfindungsgemäß größer als die Engestelle b\ sein muß durch Variation der Breite der Engestelle bi bzw. durch Variation der Versetzung der Engestelie bi gegen die

Engestelle b\.

F i g. 3 zeigt verschiedene Ausführungsfornien dei Trennschnitte 3 in einer Wide, uandsschicht 1, wobei es nur darauf ankommt, daß mindestens eine Engestelle b\ eine kleinere Abmessung als die Engestelle h hat und kleiner als der kürzeste Abstand zwischen der Trennschnitten 3 ist. Dabei können zwei oder mehrere Trennschnitte 3 zueinander symmetrisch, schiefsymmeirisch oder beliebig anders angeordnet sein. Desgleichen können die Engestellen Z>i rechts und/oder links von der/den Engestellen bi oder umgekehrt, angeordnet sein. Auch kann eine Engestelle b\ rechts und/oder links von der/den EngesleHen bi oder umgekehrt, angeordnei sein. Desgleichen kann eine Engestelie b\ oder mehrere davon mit einer Führungsrille 4 verlängert sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abgleichbarer elektrischer Schichtwiderstand mit definierter Sicherungswirkung mit die Form der Widerstandsschicht beeinflussenden Trennschnitten, die parallel zueinander verlaufen, in Längsrichtung der Widerstandsschicht hintereinanderliegen und sich in ihrer Länge über einen Teil der Breite (bzw. des Umfanges) der Widerstandsschicht erstrecken, ι ο wobei die hintereinanderliegenden Trennschnitte unterschiedlich lang sind, gekennzeichnet durch die Gesamtheit der folgenden Merkmale, daß die durch die Trennschnitte (3) in der Widerstandsschicht (1) gebildeten Engestellen (b_t, O2) so angeordnet sind, daß sie in Längsrichtung der Widerstandsschicht (1) gegeneinander versetzt (0) sind und mindestens eine Engestelle (b\) in ihrer Abmessung kleiner als die übrigen Engestellen (bfi und kleiner als die kürzeste Entfernung zwischen den Trennschnitten (3) ist

2. Schichtwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Engestelle (b\) geringer Breite Führungsrillen (4) besitzt

3. Schichtwiderstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrillen (4) zueinander parallel verlaufen.

4. Schichtwiderstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrillen (4) einen spitzen Winkel einschließen.

5. Schichtwiderstand nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (1) aus Glanzkohle, Metall oder einem anderen bekannten Schichtwiderstandsmaterial besteht.

6. Schichtwiderstand nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Engestellen (b\, bi) in der Widerstandsschicht (1) mittelbar durch Entfernen von Widerstandsmaterial entstehen.

7. Schichtwiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Engestellen (b\, 62) bzw. die Trennschnitte (3) unmittelbar durch ein an sich bekanntes Maskierverfahren entstehen.

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