High Voltage, High Precision, Less Space: KOA HVD and MHVD Resistor Networks

Jak integrované vysokonapěťové děliče napětí zjednodušují přesné měření v systémech 400 V a 800 V, šetří místo na desce plošných spojů a snižují náročnost výroby.

Elektromobily, vysokonapěťové bateriové systémy a moderní výkonová elektronika pracují se stále vyššími napětími. Zatímco architektury 400 V jsou stále široce využívány, systémy 800 V získávají na významu zejména v elektromobilitě a vysoce výkonných měničích energie.

Pro vývojové inženýry to znamená zdánlivě jednoduchý, ale ve skutečnosti poměrně složitý úkol:

Jak přesně, spolehlivě a bezpečně měřit stovky voltů, aniž by bylo nutné obětovat cenné místo na desce plošných spojů?

Tradičním řešením je odporový dělič napětí.

Jednoduchý princip. Podstatně složitější realizace.

Při návrhu vysokonapěťových měřicích obvodů je nutné zohlednit pracovní napětí, povrchové cesty, tolerance rezistorů, teplotní koeficienty, dlouhodobou stabilitu i ztrátový výkon.

Konvenční konstrukce proto často využívají deset nebo více sériově zapojených rezistorů, které rozdělují přiložené napětí mezi jednotlivé součástky.

Takové řešení je funkční, ale zároveň zabírá místo na desce, komplikuje osazování a zvyšuje počet součástek i pájených spojů.

Japonský výrobce rezistorů KOA nabízí prostřednictvím řad HVD a MHVD integrovanou alternativu.

Namísto sestavování děliče z mnoha diskrétních součástek mohou konstruktéři využít kompaktní rezistorovou síť s přesně sladěnými odpory, navrženou speciálně pro vysokonapěťové aplikace.

A její výhody zdaleka nekončí úsporou místa.

Proč je přesnost poměru odporů důležitější než tolerance jednotlivých rezistorů?

Klasický odporový dělič napětí tvoří dva rezistory R1 a R2.

Výstupní napětí se vypočítá podle vztahu:

Uout = Uin × R2 / (R1 + R2)

Na první pohled by se mohlo zdát, že stačí vybrat dva přesné rezistory.

Přesnost děliče však závisí především na vzájemném poměru jejich odporů, nikoli pouze na absolutní toleranci jednotlivých součástek.

Právě zde se projevuje zásadní výhoda integrovaných rezistorových sítí.

Relativní tolerance – přesnost tam, kde je skutečně důležitá

KOA specifikuje nejen absolutní toleranci odporu, ale také relativní toleranci mezi rezistory uvnitř sítě.

Tenkovrstvá řada HVD nabízí relativní toleranci 0,1 %, zatímco tlustovrstvá řada MHVD dosahuje hodnoty 0,25 %.

Díky přesnému sladění odporových hodnot lze odchylky jejich poměru udržovat v úzkých mezích.

Pro konstruktéry přesných měřicích obvodů to znamená možnost snížit chyby měření a zvýšit předvídatelnost celého systému.

TCR Tracking – stabilní měření i při změnách teploty

Další výzvou je teplota.

Každý rezistor do určité míry mění svou odporovou hodnotu v závislosti na teplotě. Toto chování popisuje teplotní koeficient odporu, označovaný jako TCR (Temperature Coefficient of Resistance).

U děliče napětí je však mimořádně důležitý rozdíl mezi teplotními koeficienty rezistorů R1 a R2.

Tento parametr se označuje jako TCR Tracking.

Pokud se odpor obou rezistorů mění s teplotou přibližně ve stejném poměru, zůstává jejich vzájemný poměr téměř konstantní. Tím se omezuje teplotně závislá chyba měření.

KOA specifikuje:

• HVD: TCR Tracking 10 ppm/K

• MHVD: TCR Tracking 25 ppm/K

Tato vlastnost je zvláště důležitá v automobilové a průmyslové elektronice, kde se provozní teploty mohou výrazně měnit.

HVD nebo MHVD? Dvě technologie s odlišnými přednostmi

KOA nabízí dvě vzájemně se doplňující technologie vysokonapěťových rezistorových sítí.

Parametr	HVD	MHVD
Technologie	Tenkovrstvá (Thin Film)	Tlustovrstvá (Thick Film)
Maximální pracovní napětí	1 000 V	1 500 V
Relativní tolerance	0,1 %	0,25 %
TCR Tracking	10 ppm/K	25 ppm/K
Dělicí poměr	10:1 až 1 000:1	100:1 až 500:1
Kvalifikace pro automotive	AEC-Q200	AEC-Q200

Tenkovrstvá řada HVD je určena především pro aplikace s vysokými požadavky na přesnost poměru odporů a nízký teplotní drift.

Tlustovrstvá řada MHVD rozšiřuje portfolio o řešení s maximálním pracovním napětím až 1 500 V.

MHVD je zapouzdřena v kompaktním čtyřvývodovém SMD pouzdře o rozměrech přibližně 11,5 × 7,0 × 4,35 mm.

S hodnotami horního rezistoru R1 až 51 MΩ a rozsahem provozních teplot od −55 °C do +155 °C je navržena pro náročné vysokonapěťové měřicí aplikace.

Výběr vhodné technologie závisí na požadovaném pracovním napětí, přesnosti měření, tepelných podmínkách a bezpečnostních požadavcích celého systému.

Až o 70 % menší plocha na DPS – významná výhoda moderní elektroniky

Prostor na deskách plošných spojů je stále cennější.

Konvenční vysokonapěťové děliče často využívají několik sériově zapojených rezistorů, aby bylo možné rozdělit napěťové namáhání a splnit elektrické požadavky návrhu.

Podle technického porovnání společnosti KOA může sestava přibližně 10 až 14 samostatných čipových rezistorů vyžadovat montážní plochu kolem 177 mm².

Integrované rezistorové sítě KOA nabízejí podstatně menší prostorové nároky:

Řešení	Přibližná montážní plocha
Klasický řetězec diskrétních rezistorů	177 mm²
KOA MHVD – tlustovrstvá síť	80 mm²
KOA HVD – tenkovrstvá síť	52 mm²

V závislosti na referenčním návrhu lze zmenšit potřebnou montážní plochu přibližně o 50 až 70 %.

Úspora prostoru však představuje pouze jednu část přínosu.

Nahrazení více samostatných rezistorů jedinou integrovanou sítí může rovněž snížit počet osazovacích operací, požadavky na podavače součástek, manipulaci s materiálem a náročnost skladového hospodářství.

V sériové výrobě mohou tyto výhody přispět ke zjednodušení montážních procesů a snížení celkových výrobních nákladů.

Skutečná úspora závisí na konkrétní aplikaci, výrobním procesu a konstrukci DPS.

Integrovaná rezistorová síť samozřejmě nenahrazuje nutnost ověřit elektrické bezpečnostní vzdálenosti a koordinaci izolace celé sestavy.

Až 1 500 V: Co je nutné zohlednit při návrhu?

Nová řada KOA MHVD podporuje maximální pracovní napětí 1 500 V a specifikované maximální krátkodobé přetěžovací napětí 3 000 V.

Její zapouzdřená konstrukce poskytuje povrchovou cestu délky 12,5 mm.

Podle výrobce je tato povrchová cesta vhodná pro napětí 1 250 V za specifikovaných podmínek normy IEC 60664-1 při stupni znečištění 2.

Zde je důležité rozlišovat:

Maximální pracovní napětí součástky automaticky neznamená, že je stejné napětí přípustné z hlediska izolace v každé aplikaci.

Kompletní návrh DPS musí být vždy posouzen podle příslušných bezpečnostních norem a provozních podmínek.

Dalším důležitým parametrem je ztrátový výkon.

Řada MHVD má za stanovených podmínek jmenovitý výkon 1 W. Při zvýšených teplotách je nutné uplatnit teplotní derating.

Přípustné pracovní napětí je navíc omezeno hodnotou odporu a dovoleným ztrátovým výkonem.

Tyto parametry je proto nutné při návrhu posuzovat společně.

Praktický příklad: Měření napětí baterie 800 V

Praktický příklad společnosti KOA ukazuje využití řady MHVD v systému správy baterie (Battery Management System – BMS).

Rezistorová síť využívá následující hodnoty:

R1 = 8,06 MΩ

R2 = 26,9 kΩ

Výsledkem je dělicí poměr přibližně 301:1.

Při vstupním napětí 800 V se výstupní napětí sníží přibližně na:

Uout ≈ 2,66 V

Takto snížené napětí může zpracovávat vhodný měřicí integrovaný obvod nebo analogově-digitální převodník (ADC), pokud jsou správně navrženy jeho vstupní obvody a úprava signálu.

Celkový odpor děliče činí přibližně 8,087 MΩ.

Při napětí 800 V protéká děličem proud přibližně 99 µA a celkový ztrátový výkon dosahuje přibližně 79 mW.

Tento příklad ukazuje, jak lze měření vysokého napětí realizovat pomocí kompaktní vysokoohmové rezistorové sítě.

Kompletní návrh automobilového BMS musí samozřejmě zohledňovat také ochranu vstupů, filtraci, přesnost referenčního napětí ADC, diagnostické funkce a požadavky na funkční bezpečnost.

Dlouhodobá stabilita: Přesnost musí vydržet déle než první kalibraci

Přesné měření napětí není důležité pouze při prvním uvedení zařízení do provozu.

V automobilových a průmyslových aplikacích musí rezistorové sítě zachovávat předvídatelné elektrické vlastnosti po mnoho let provozu.

Teplotní cykly, vlhkost, elektrické zatížení a tepelné namáhání mohou ovlivňovat hodnoty odporů.

KOA proto pro řadu MHVD specifikuje řadu zkoušek, mezi které patří:

• 1 000 teplotních cyklů mezi −55 °C a +155 °C

• Zkouška vlhkosti po dobu 1 000 hodin při 85 °C a 85% relativní vlhkosti

• Vystavení vysoké teplotě +155 °C

• Odolnost proti teplu při pájení

• Zkoušky životnosti při definovaném elektrickém zatížení

Řada MHVD je kvalifikována podle AEC-Q200.

Tato kvalifikace představuje důležitý základ pro výběr součástek v automobilovém průmyslu, nenahrazuje však ověření konkrétní aplikace.

Využití daleko za hranicemi elektromobility

Elektromobilita je přirozenou oblastí použití, ale vysokonapěťové rezistorové sítě nacházejí uplatnění všude tam, kde je nutné přesně monitorovat vysoká stejnosměrná napětí.

Mezi typické aplikace patří:

• Systémy správy baterií (BMS)

• Elektromobily a hybridní vozidla (EV/HEV)

• Palubní nabíječky (OBC)

• Trakční střídače

• Vysokonapěťové DC/DC měniče

• Průmyslová výkonová elektronika

• Vysokonapěťové měřicí a řídicí obvody

• Systémy ukládání energie

S rostoucími požadavky na kompaktnost a elektrické parametry výkonových systémů představují přesně sladěné rezistorové sítě zajímavou alternativu ke klasickým řetězcům diskrétních rezistorů.

Závěr: Lepší měření napětí nevyžaduje více součástek

Skutečná inovace řad KOA HVD a MHVD nespočívá pouze v integraci několika rezistorů do jednoho pouzdra.

Rozhodující je kombinace přesně sladěného poměru odporů, nízkého TCR Tracking, vysoké napěťové odolnosti a kompaktní konstrukce.

Tenkovrstvá řada HVD nabízí mimořádně vysokou přesnost poměru odporů, zatímco nová tlustovrstvá řada MHVD rozšiřuje možnosti použití až na pracovní napětí 1 500 V.

Pro konstruktéry moderní vysokonapěťové elektroniky představují obě technologie příležitost zjednodušit návrh obvodů, snížit nároky na plochu DPS a optimalizovat výrobní procesy.

Někdy totiž lepší konstrukční řešení skutečně znamená méně součástek.

Technická podpora od wittig ELECTRONIC

Společnost wittig ELECTRONIC s.r.o. podporuje vývojové inženýry a konstrukční týmy při výběru vhodných elektronických součástek pro náročné aplikace.

Náš technický tým vám pomůže s posouzením rezistorových technologií, pracovního napětí, dělicího poměru, teplotních charakteristik, ztrátového výkonu i požadavků na pouzdro.

Ať už vyvíjíte nový vysokonapěťový měřicí obvod, navrhujete systém správy baterií nebo hledáte způsob, jak optimalizovat stávající rezistorovou síť, rádi s vámi prodiskutujeme technické požadavky vašeho projektu.

Hledáte kompaktnější a přesnější řešení vysokonapěťového děliče?

Kontaktujte wittig ELECTRONIC a zjistěte více o rezistorových sítích KOA HVD a MHVD. Společně najdeme vhodné řešení pro váš další projekt.

Technické zdroje: KOA Europe – technická prezentace High Voltage Divider HVD/MHVD; technický list KOA MHVD, říjen 2026. Technické parametry se mohou změnit. Při návrhu a výběru součástek vždy vycházejte z aktuální dokumentace výrobce.

Často kladené otázky (FAQ) – Vysokonapěťové děliče KOA HVD a MHVD

Co je vysokonapěťový dělič napětí a jak funguje?

Vysokonapěťový dělič je rezistorový obvod, který proporcionálně snižuje vysoké vstupní napětí na nižší, měřitelnou hodnotu. Jeho princip je založen na dvou rezistorech a poměru jejich odporových hodnot.

Ve vysokonapěťových bateriových systémech, střídačích a DC/DC měničích se děliče používají například ke snížení napětí 400 V nebo 800 V na úroveň vhodnou pro elektronické monitorovací a řídicí obvody.

Řady KOA HVD a MHVD integrují přesně sladěné rezistory do jedné kompaktní součástky, čímž snižují konstrukční náročnost ve srovnání s klasickými řetězci diskrétních rezistorů.

Jaký je rozdíl mezi KOA HVD a MHVD?

Hlavní rozdíl spočívá v použité rezistorové technologii a elektrických vlastnostech.

Řada HVD využívá tenkovrstvou technologii (Thin Film), nabízí relativní toleranci odporů 0,1 % a TCR Tracking 10 ppm/K. Je určena pro vysoce přesná měření napětí a podporuje maximální pracovní napětí až 1 000 V.

Řada MHVD využívá tlustovrstvou technologii (Thick Film) a umožňuje maximální pracovní napětí až 1 500 V, s relativní tolerancí odporů 0,25 % a TCR Tracking 25 ppm/K.

Výběr vhodné řady závisí na požadovaném pracovním napětí, přesnosti měření a provozních podmínkách.

Proč je relativní tolerance odporů u děliče napětí tak důležitá?

Výstupní napětí odporového děliče závisí na poměru mezi rezistory R1 a R2.

Přesnost tohoto poměru je proto často důležitější než absolutní tolerance každého jednotlivého rezistoru.

Integrované rezistorové sítě, jako jsou KOA HVD a MHVD, poskytují přesně sladěné odporové poměry. To pomáhá minimalizovat chyby měření a zvyšovat přesnost vysokonapěťových monitorovacích obvodů.

Co znamená TCR Tracking u vysokonapěťových rezistorových sítí?

TCR Tracking vyjadřuje rozdíl mezi teplotními koeficienty odporu dvou rezistorů v jedné rezistorové síti.

Pokud se odporové hodnoty obou rezistorů při změně teploty mění přibližně ve stejném poměru, zůstává jejich vzájemný poměr téměř konstantní.

KOA specifikuje TCR Tracking 10 ppm/K pro řadu HVD a 25 ppm/K pro řadu MHVD.

Tato vlastnost je zvláště důležitá v automobilových a průmyslových aplikacích, kde je nutné zachovat přesnost měření napětí v širokém rozsahu provozních teplot.

Lze KOA HVD a MHVD použít v bateriových systémech 800 V?

Ano. Vysokonapěťové rezistorové sítě KOA jsou určeny mimo jiné pro monitorování napětí v elektrických a hybridních vozidlech.

Praktický příklad společnosti KOA využívá dělič MHVD s dělicím poměrem přibližně 301:1.

Vstupní napětí 800 V se tím sníží přibližně na 2,66 V.

Výsledné napětí může být zpracováno vhodným měřicím integrovaným obvodem nebo analogově-digitálním převodníkem (ADC), pokud jsou správně navrženy vstupní obvody a úprava signálu.

Kompletní měřicí obvod musí být rovněž posouzen z hlediska napěťové odolnosti, přesnosti, ochrany vstupů a požadavků na funkční bezpečnost.

Kolik místa na desce plošných spojů lze ušetřit použitím integrovaných vysokonapěťových děličů?

Podle technického porovnání společnosti KOA mohou integrované vysokonapěťové rezistorové sítě snížit potřebnou montážní plochu na desce plošných spojů přibližně o 50 až 70 % ve srovnání s konvenčními sestavami obsahujícími 10 až 14 samostatných rezistorů.

Kromě úspory místa mohou integrované sítě snížit počet součástek, osazovacích operací a nároky na manipulaci s materiálem během výroby.

Skutečná úspora závisí na původním návrhu obvodu a požadovaných elektrických bezpečnostních vzdálenostech.

Jsou KOA HVD a MHVD kvalifikovány pro automobilové aplikace?

Ano. Podle společnosti KOA jsou obě řady kvalifikovány podle AEC-Q200.

AEC-Q200 stanovuje požadavky na kvalifikaci spolehlivosti pasivních elektronických součástek za definovaných environmentálních a elektrických zkušebních podmínek.

Tato kvalifikace je zvláště důležitá pro automobilové aplikace, jako jsou systémy správy baterií (BMS), palubní nabíječky (OBC) a trakční střídače.

Kvalifikace AEC-Q200 však nenahrazuje ověření vhodnosti součástky v konkrétní aplikaci ani validaci kompletního elektronického systému.

Co je nutné zohlednit při návrhu děliče napětí pro 1 500 V?

Návrh vysokonapěťových obvodů vyžaduje pečlivé posouzení maximálního pracovního napětí, ztrátového výkonu, povrchových a vzdušných vzdáleností, teplotního deratingu a koordinace izolace.

Řada KOA MHVD podporuje maximální pracovní napětí 1 500 V.

Podle výrobce je její povrchová cesta o délce 12,5 mm vhodná pro napětí 1 250 V za specifikovaných podmínek normy IEC 60664-1 při stupni znečištění 2.

Vhodnost součástky pro konkrétní aplikaci proto musí být vždy ověřena podle aktuální technické dokumentace výrobce a příslušných bezpečnostních norem.

Kde se vysokonapěťové rezistorové sítě KOA nejčastěji používají?

Mezi typické oblasti použití patří:

• Systémy správy baterií (BMS)

• Elektromobily a hybridní vozidla (EV/HEV)

• Palubní nabíječky (OBC)

• Trakční střídače

• Vysokonapěťové DC/DC měniče

• Průmyslová výkonová elektronika

• Vysokonapěťové měřicí a řídicí obvody

• Systémy ukládání energie

Integrované rezistorové sítě jsou zvláště zajímavé tam, kde je nutné přesně měřit vysoká napětí a současně minimalizovat prostorové nároky na DPS i složitost montáže.

Kde získám technickou podporu při výběru KOA HVD a MHVD?

wittig ELECTRONIC s.r.o. podporuje vývojové inženýry a konstrukční týmy při výběru vhodných rezistorových technologií a elektronických součástek pro náročné aplikace.

Náš technický tým vám pomůže s posouzením důležitých parametrů, jako jsou pracovní napětí, dělicí poměr, teplotní charakteristiky, ztrátový výkon a požadavky na pouzdro.

Vyvíjíte novou vysokonapěťovou aplikaci nebo hledáte způsob, jak optimalizovat stávající odporový dělič?

Kontaktujte wittig ELECTRONIC a prodiskutujte s námi své technické požadavky. Rádi vám představíme možnosti vysokonapěťových rezistorových sítí KOA HVD a MHVD.