Рейтинг напруги резистора

У мене є схема з конденсатором 220uF, а резистор використовується для обмеження напруги струму

Я нерозумно встановив неправильний резистор потужності та (не дивно, що це не вдалося) знадобився мені час, щоб зрозуміти свою помилку. Я вважаю, що правильний резистор добре (він працював протягом значної кількості часу і вдвічі більше потужності), але я трохи збентежений, як я обчислюю рейтинг і теоретично доводжу це

Резистори (я використовував два паралельно) були 3R3 1.5W 2512 пакет

TE Connectivity CRGS2512J3R3 (я намагався додати посилання, але у мене недостатньо репутації)

У графі даних навіть є графік, який говорить мені, що показник перенапруг не є адекватним, і мені цікаво, як вони обчислюють ці криві, щоб я міг застосувати кальци до інших резисторів, де вони не такі корисні для надання графіка

ось сюжет

Я виміряв пробій із сферою дії (100В постійного струму) і його трохи більше 40А, теоретичний максимум - понад 60А, але є діод захисту від зворотної полярності та запобіжник, а ПЕК та сліди та кришка ШОЕ зменшують це.

Ось загальний удар, який проходить через два резистори паралельно, так що приблизно 20A кожен резистор

Як видно, сплеск зменшився до 50% від піку через приблизно 0,5 мс, тому я вважаю, що я можу сприймати це як квадратну хвилю шириною 0,5 мс як гідне наближення (як, наприклад, стандарти ЕМС, які радять для діодів ТВС тощо)

В Інтернеті є примітки щодо додатків

Імпульсне навантаження Vishays на резистори SMD: на межі (знову недостатньо репутації, щоб додати посилання)

Я розумію, що періодичні імпульси вимагають більшого зменшення, ніж один імпульс (це логічно), в який момент один імпульс стає періодичним - це інша тема, оскільки, ймовірно, вся електроніка повинна бути відключена в якийсь момент!

Використання обчислення в таблиці даних вішаїв для періодичних імпульсів із періодом 1 секунди та використанням моїх даних про вимірювання про заїзд

Р = (V ^ 2 / R) * ti / tp

V = 100, R = 3,3, ti = 0,0005, tp = 1

Дає мені значення 1,515 Вт (абсолютний максимум), і я бачу, якщо застосовується перенапруження частіше, ніж потужність збільшується (що відбувається, коли резистор не вийшов)

Дивлячись на графік з листа даних (не просто на око), але з 20.1А через резистор 3R3, то це пікова потужність 1333 Вт

Графік з таблиці не погоджується, наприклад, зменшуючи час імпульсу 0,001 (для зручної точки для зчитування значень), графік говорить, що приблизно 1 кВт максимальна пікова потужність імпульсу, де, як підрахунок говорить, що середнє значення буде приблизно 3 Вт, що вдвічі перевищує резистор

Я думаю, що я витратив занадто багато часу на це, і просто мені потрібно лягати спати і прокидатися свіжим, я розгублений, якщо я роблю це правильно чи просто у мене немає поняття!

Я можу обчислити енергію в конденсаторі, але не впевнений, що з цим робитиму, чи правильно це метод? є кращий спосіб? Це спосіб зробити це, коли виробник не вказує показники пульсу / перенапруги?

Будь-яка порада високо цінується

resistors derating

— Джеймі Ламб
джерело

Хороше запитання. + 1. У старі часи резистори були більшими, що робило це меншою проблемою, незважаючи на відсутність інформації про рейтинги перенапруг. Мальчики дуже хороші за своїми характеристиками перенапруг. У справжнього продукту є невеликий індуктор послідовно з лінією B + з причин ЕМС. Такою котушкою можна керувати, щоб зменшити струми напруги при включенні живлення, особливо якщо вона не схильна до насичення, як Повітря.

— Аутист

Дякую за редагування моїх лайних написань та додавання в ШОЕ конденсатора, я про це забув !, Насправді є і фільтр EMI, тому загальний режим задухи теж

— Джеймі Ламб

Відповіді:

Потік тепла вимагає часу. У випадках, коли майже вся енергія присвячена підвищенню температури і де мало корисної частини тепла дозволено мати час, необхідний для значного надходження в його оточення, тоді можна використовувати «інтеграл дії імпульсу» для оцінки невдач. . Якщо ви можете знайти специфікацію в "Joules per Ohm" або " для резистора, то ви можете застосувати його. Якщо ні, вам доведеться використовувати ці криві для складання оцінок. $I^2\cdot s$

Вищевказані види специфікацій частіше зустрічаються для запобіжників, оскільки це робота, яку вони виконують, і тому їх визначено виконувати. З іншого боку, резистори фактично призначені для розсіювання. Тож це додає ще один фактор, який слід врахувати.

Замість цього давайте розглянемо вашу криву 2512. Він рівний до приблизно . На куті, я здогадуюсь, він може обробити імпульс близько . Це збільшується лінійно (за шкалою журналу) до приблизно для імпульсу . З огляду на масштабність журналу, я отримую таке рівняння для здатності резистора поглинати один імпульс енергії з часом: $t=100\:\mu\textrm{s}$ $4000\:\textrm{W}\cdot 100\:\mu\textrm{s}=400\:\textrm{mJ}$ $18\:\textrm{W}\cdot 1\:\textrm{s}=18\:\textrm{J}$ $1\:\textrm{s}$

\begin{aligned} E_{l i m i t} & = 4000 W \cdot t \\ E_{l i m i t} & = 1.91089572 J \cdot \ln (t) + 18 J \end{aligned} \begin{aligned} where t \leq 100 μ s \\ where 100 μ s \leq t \leq 10 s \end{aligned}

$\begin{split}E_{limit}&=4000\:\textrm{W}\cdot t\\E_{limit}&=1.91089572\:\textrm{J}\cdot \ln \left(t\right)+18\:\textrm{J}\end{split}\quad\begin{split}&\textrm{ where}\quad t \le 100\:\mu\textrm{s}\\&\textrm{ where}\quad 100\:\mu\textrm{s}\le t \le 10\:\textrm{s}\end{split}$

Це підрахунок гарячих точок, і, мабуть, добре лише кілька разів перевищити тривалість діаграми, коли інші фактори дозволяють розсіюванню стабілізуватися при номінальній потужності. Вони показують лише криву, що виходить на секунду. Але вищевказане рівняння могло б спрацювати дещо минуле кінця кривої. Незалежно, це дає вам ідею.

Якщо я зробив цілісне право, то енергія, що надходить у ваш R, за допомогою вашого RC-ланцюга, є наступною функцією часу:

E_{d e c a y} = \frac{V_{0}^{2} \cdot C}{2} \cdot (1 - e^{- \frac{2 \cdot t}{R \cdot C}})

$E_{decay}=\frac{V_0^2\cdot C}{2}\cdot \left(1-e^{-\cfrac{2\cdot t}{R\cdot C}}\right)$

Якщо це значення в будь-який час перевищує у вас може виникнути проблема. Враховуючи, що ви вимірюєте до , я скажу, що ваш для вищезазначених цілей. Отже, якщо ви подивитесь на випадок для , ви отримаєте що перевищує криву рейтингу, яку ви маєте. Щоб бути в безпеці, ви, мабуть, хочете бути в значній мірі, я думаю. Не закінчився. $E_{limit}$ $40\:\textrm{A}$ $V_0=132\:\textrm{V}$ $t=100\:\mu\textrm{s}$ $\approx 462\:\textrm{mJ}$

Крива вказує на те, що, маючи трохи більше часу, має бути достатньо часу, а отже, проблем, що залишилися. Але це, мабуть, підказує нарічну проблему при використанні одного пристрою.

Я думаю, ви користуєтесь двома з них і все ще маєте проблеми. (Я не впевнений, як усе це встановлено, і це теж може бути важливо.) У будь-якому випадку, якщо ви підключите еквівалент парного резистора , ви отримаєте для обох . Котрий, розділений між двома, все ще перевищує специфікацію (лише на трохи). $1.65\:\Omega$ $812\:\textrm{mJ}$

Просто додана примітка, оскільки мені довелося внести виправлення в перше рівняння вище, для . Я щойно робив це постійним, але це дійсно функція часу. Менше часу? Менше доставленої енергії. Плоска лінія кривої робить це очевидним. Мені просто не вдалося це врахувати в рівнянні. $t\lt 100\:\mu\textrm{s}$

Тож із виправленням ви можете легше побачити, що за ще менший проміжок часу скажіть , що рівняння постачає (використовуючи мій цифра на основі написаного вами приблизно енергії в . Але як межа по кривій. Тож крива значно перевищується, якщо враховувати коротший час. Навіть використовуючи , я отримую енергії за цей короткий час. Отже, все ж перевершує технічні характеристики. $t=10\:\mu\textrm{s}$ $E_{decay}$ $V_0=132\:\textrm{V}$ $40\:\textrm{A}$ $100\:\textrm{mJ}$ $1.65\:\Omega$ $4000\:\textrm{W}\cdot 10\:\mu\textrm{s}=40\:\textrm{mJ}$ $V_0=100\:\textrm{V}$ $60\:\textrm{mJ}$

Я бачу, чому у вас виникають проблеми.

— жарт
джерело

Дякую за цю відповідь, Joules per Ohm не доступний у таблицях, я міг би проконсультуватися з виробником, можливо, якщо я отримаю час пізніше, це все обійде. Я бачу, як ви дійшли до вас рівнянь, але я ще не перевірив деталі (поки що). У вашому рівнянні для Edecay є Vo вхідна напруга?

— Джеймі Ламб

Напруга живлення становить 100 В постійного струму, і ви правильно, я паралельно використовую два з цих резисторів, щоб дати загальний опір 1,65 Ом. Що все ще не має сенсу для мене - це те, як рівняння в аркуші Vishay не відповідає графіку, якщо подивитися на його просте (V ^ 2 / R) * (робочий цикл), для мене це має сенс, якби воно було 1 секундний імпульс з періодом 1 секунди, потім його постійний струм, і не було б ніяких зворотних дій, так що, на мій погляд, рівняння даних Вішаї повинно працювати для всіх резисторів, схоже, це просто зменшення сили. Дякуємо за те, що ви відповідали за свою оцінку

— Jamie Lamb

@JamieLamb Так, Vo - це 132 Vdc, які я оцінив на основі вашої цифри 40 A. (40 А разів 3,3 Ом.)

— джонк

@JamieLamb Я не дивився на таблицю даних набагато більше, ніж дивитись на графік і використовувати криву там, щоб оцінити короткочасну енергію, яку він міг би терпіти проти часу. Це було простим виведенням, оскільки лінія дератизації "прямо" за шкалою журналу.

— jonk

У мене постійний вхід 100В, два резистори 3,3 Ома паралельно, так що еквівалентні 1,65 Ом. Є діодний і EMI-фільтр і ШОЕ конденсатора - все це зменшує мірний струм. Немає проблем, хоча я можу працювати з тим, що ви постачали, його дуже цінують

— Джеймі Ламб

Дозволяє обчислити підвищення температури з одного імпульсу, припускаючи, що тепло залишається повністю ВІД резистора. Якщо 5 градусів Цент, це нормально, правда? Але якщо підйом на 5000 градусів Сенту, його (вже перетворений у плазму) не гаразд, погоджено?

Потрібно знати, скільки тепла резистор може зберігати всередині. Ось корисне число: питома теплоємність кремнію (як і чистий матеріал, що використовується як кремнієві пластини) - 1,6 піко-джоуля на кубічний мікрон на градус підйому за Цельсій.

Я дозволю вам перетворити розмір резистора в мікрони, довжину, ширину, висоту та обчислити загальний об'єм. Припустимо, резистор має глинисто-керамічну основу, на яку наноситься металева плівка. Тепло генерується у плівці і швидко надходить у кремнію / глину / керамічну основу.

Які постійні часу? ОПЛАТИ УВАГУ ТУТ. Константи часу для теплового потоку НЕ ЛІНІЙНІ за розміром. Константи часу змінюються у міру площі розміру.

Розмір кубика кремнію

1 метр куб 11 400 секунд

10 см куб 114 секунд

1 см куб 1,14 секунди

1мм куб 0,014 секунди (14 мілісекунд), що приблизно за розміром резисторів SMT

100 мкм куб 114 мікросекунд

10 мкм куб 1,14 мікросекунди

1 мікронний куб 11,4 наносекунд

0,1 мкм куб 114 пікосекунд (приблизно товщина провідного шару FETS

EDIT На мою думку, чим товщі питомий опір, тим вигідніше резистор. У тонких плівках тепло повинно надходити до маси глини / кремнію. У резисторі вуглецевої композиції більша частина корпусу резистора складається з резистора; У результаті виходить, що тепло генерується протягом усієї стійкої маси і добре експлуатує всю масу як негайний тепловідвід, тому що тепло не має куди подітись, крім виводів. Зважаючи на це, вивчіть цю діаграму:

схематичний

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Давайте обговоримо накопичення енергії 1мм куб. У вас є завдання накопичення енергії. При 1000 мікрон на сторону, цей куб має 1 мільярд кубічних мікрон. Якщо припустити, що весь резистор ---- резистивної області, зовнішньої глазурі та будь-якого внутрішнього твердокерамічного підстави ---- має 1,6 піко джоулів на кубікрон на градус, ваш теплоємність

1 b i l l i o n c u b i c m i c r o n s * 1.6 p i c o J o u l e / c u b i c m i c r o n / d e g r e e C e n t

$1billion cubicmicrons * 1.6 picoJoule/cubicmicron/degree Cent$

або 1,6 млн. джоуль / градус накопичення енергії

Ваша енергія становить 20 ампер на резистор (2 Rs паралельно, кожен 3,3) для 0,5milliSec. Що таке джоулі? P = I ^ 2 & * R = 20 * 20 * 3,3 * 0,0005 сек, або 1320 джоулей / секунда * 0,0005 = 0,65 джоулів.

Тепер розділіть 650 мілі / джоуль (1,6 мілілі джоуля) (на об'єм куба 1 міліліметром) і підвищення температури становить 400 градусів. Припой плавиться; алюмінієві повзе.

— analogsystemsrf
джерело

Дякую за ваш внесок, його вдячні, мені знадобилося деякий час, коли я був пов'язаний. Мені подобається ваше рішення, і я перегляну його розробка пізніше. Мене цікавить термодинаміка досить великим чином, на жаль, я не кваліфікований у цій галузі, і люди, яким я представляю рішення, поставлять під сумнів кожну деталь, яку мені не вдасться підкріпити важкою наукою. Велике спасибі, хоча я точно буду давати це лише для задоволення!

— Джеймі Ламб

P = v^{2} / R \frac{t i}{t p} = (100 x 100 / 1.65) x 0.0005 / 1 = 3.03 W

$P = v^2/R\frac{ti}{tp} = (100x100/1.65) \text x 0.0005/1 = 3.03W$

p = I^{2} R = 40 x 40 x 1.65 = 2, 640

$p = I^2R = 40x40x1.65 = 2,640$ щоб бути безпечними, ви повинні змусити кожен резистор нести повне навантаження. Тому вам потрібен кожен 3,3 резистор, щоб мати можливість розсіювати 3 Вт .

EDIT: Додатковими причинами подвоєння показника потужності є: 1) кожен резистор перешкоджає можливості відведення тепла іншого резистора; 2) кожен резистор стає нагрівачем для іншого резистора.

— Чайка
джерело

Ви впевнені ?, резистори паралельно, і в кожному з них застосовується повна напруга, тому я подумав, що розраховую резистори індивідуально. Я розумію, що резистори не мають собі рівних, але чи реально розраховувати, що тільки один перенесе повне навантаження?

— Джеймі Ламб

Резистори поділять велику частину навантаження, неоднакову частину слід оцінювати, виходячи з допуску (значення для одного та нижче для іншого). Для двох резисторів з однієї партії відповідність зазвичай набагато краща, ніж зазначено.

— KalleMP

@JamieLamb: Так, це розумно. Зважаючи на те, що ви оцінюєте ширину імпульсу, 100 В може бути більше, а характеристики розсіювання резисторів та їх оточення можуть бути менш ефективними, ніж зазначено.

— Гілл