Резистор 125 мВт подвергается рассеиванию 600 мВт в профессиональной системе безопасности

Схема ниже представляет собой входную цепь сигнальной платы, которую мы покупаем у одного из наших поставщиков систем обнаружения пожара. Указанная печатная плата должна быть встроена в так называемую географическую эвакуационную панель, которая позволяет пожарным видеть, в какой зоне здания начался пожар, и, как таковая, является частью системы безопасности.

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Показанный светодиод на самом деле является инфракрасным светодиодом оптопары (необходим по причинам отказа синфазного сигнала). Каждая зона обнаружения пожара имеет такой вход. Выходы оптопары поступают в микроконтроллер Atmel, где они обрабатываются, чтобы зажечь определенные светодиоды на плане здания. При отсутствии каких-либо входных сигналов MCU сбросит все светодиоды на панели.

Резистор 820 Ом относится к типу SMD, и по его размерам я оцениваю его как пакет 0805, и поэтому он рассчитан на 125 мВт. В документации от нашего поставщика заявляется, что диапазон входного напряжения составляет от 2,2 до 24 В. Это сделано специально для того, чтобы поддерживать многие марки компьютеров для обнаружения пожара. Не все, но ряд систем действительно выдают 24V. По моим собственным расчетам резистор рассеивает около 600 мВт на входе 24 В, предполагая общее прямое напряжение 1,9 В для диода и светодиода. На самом деле подача 24 В на вход всего за 5 секунд приводит к тому, что резистор нагревается настолько, что вы не можете его коснуться. В этот момент входной ток составляет около 26 мА. Так как я не очень разбираюсь в компонентах SMD, поскольку много лет не использую электронику, мне нужно знать, есть ли риск, что резистор перегорит,

В момент, когда пожарная служба может наблюдать за панелью, в среднем первое обнаружение + 15 минут. Это означает, что резисторы в активированных входах будут подвергаться этим условиям в течение как минимум 15 минут в густонаселенных районах. В сельской местности с меньшим количеством пожарного персонала это может быть еще дольше.

Авторитетные ответы или ссылки на них высоко ценятся.

Изображение географической панели:

Изображение платы с входной цепью:

Есть восемь одинаковых входных цепей. Я добавил текст «820 Ом» под одним из резисторов. Слева от этого резистора находится диод, сверху и слева - оптоизолятор. Это 4-контактное устройство с SMD-кодом 824.

Очень крупный вид рассматриваемого резистора:

Судя по предоставленным вами данным, это действительно кажется плохим дизайном. Я также получаю около 600 мВт рассеяния в R1 в цепи, которую вы показываете.

Тот факт, что резистор сильно нагревается, является прямым доказательством того, что он рассеивает значительную мощность для своего размера, но не обязательно слишком большую. Резисторы могут работать бесконечно без вреда при температурах, которые могут обжечь ваш палец. Тест пальца на самом деле не говорит вам, рассеивается ли он только в пределах лимита или за его пределами.

Одна возможность состоит в том, что схема не такая, как вы показываете. Возможно, происходит что-то еще, что не легко увидеть снаружи доски. Хорошим тестом будет измерение фактического напряжения на резисторе. Это вместе с меткой на резисторе даст вам окончательный ответ о том, сколько энергии он рассеивает.

Обратите внимание, что резисторы 0805 помечены 3 или 4 цифрами. Это формат с плавающей запятой, где последняя цифра равна 10, а предыдущие цифры - мантисса. Резистор 5% 820 Ом будет иметь маркировку «821», что означает 82 x 10 ¹ = 820.

Мощность, рассеиваемая резистором, представляет собой квадрат напряжения на нем, деленный на сопротивление. В общих единицах,

Следовательно, напряжение, вызывающее определенную диссипацию

При 125 мВт резистор 820 Ом будет иметь

через это.

Если резистор действительно 820 Ом, он действительно хорош только для 125 мВт и имеет более 10 В на нем, тогда да, это некорректная конструкция. Судя по данным, которые вы нам предоставили, эти предпосылки кажутся верными.

Если оказывается, что резистор действительно перегружен, то, вероятно, произошло то, что устройство изначально было рассчитано на более низкое напряжение. Кто-то понял, что им не хватает слишком большой доли рынка, не поддерживая более высокое напряжение. Тот, кто должен был это проверить в инженерном деле, либо не сделал этого, либо вообще был некомпетентен, либо просто пропустил это.

Конечно, почему это так, не имеет значения для вас. Вам абсолютно необходимо отказаться от этой системы. В настоящее время это просто какая-то другая компания, выпускающая плохой продукт в этой области. Если вы включите это в свою систему, вы положите плохой продукт на место, и вы получите ответственность за это, и это будет ваша репутация будет повреждена.

Хотя вы определенно не хотите использовать этот продукт (опять же, если предположить, что все действительно так, как вы говорите), устройство вряд ли загорится в результате. Такие перегруженные резисторы обычно просто перегорают и открываются с ошибками. Вокруг недостаточно легковоспламеняющихся веществ, чтобы вызвать пожар. Однако резистор может сгореть и открыться до прибытия пожарных, что дает им неверную информацию о том, где находится пожар. Это реальная опасность этой системы. Или система может зафиксировать информацию до ее ручного сброса, поэтому никаких симптомов во время первого инцидента не будет. Однако теперь этот канал сломан и не будет реагировать на будущие пожары в этой зоне. Это тоже очень плохо.

Проведите измерение напряжения и укажите свою проблему производителю. Возможно, стоит услышать, что они скажут, но для меня должно быть что-то действительно хорошее, чтобы когда-нибудь снова довериться их продуктам. Помните, что у инженеров-электриков, как и у любой большой группы людей, на самом деле есть действительно хорошие люди, достаточно приличное большинство в середине и некомпетентные люди внизу. Есть конечно некомпетентно разработанные продукты там. Возможно, вы нашли один.

Ну, вы как бы догадаетесь о многих вещах, но вы, похоже, очень уверены, что резистор 0805, который, как вы думаете, это, рассчитан на 125 мВт.

Есть резисторы 180 (при 70 ° C) 0805. Конечно, они будут очень горячими, но они предназначены для этого. При значении, которое вы имеете, оно будет более 500 мВт максимум при 70 ° C. Или, возможно, более низкий рейтинг, но не будет никакой видимой разницы.

Лично я не чувствовал бы себя комфортно в этой конкретной ситуации, когда бегущие детали даже приближены к их печатной спецификации, но на самом деле детали для поверхностного монтажа очень чувствительны к деталям печатной платы - в ходе испытаний очень малая деталь может рассеивать большую мощность (аналогично гораздо большей часть) если установлен над землей. Очень большая деталь на односторонней плате с тонкими следами может нагреваться сильнее, чем деталь 0603 с толстыми выводами, плоскостью заземления и т. Д.

Я не вижу никакой избыточности в этой схеме, поэтому любой вид единой точки отказа - опто, провода к устройству, резистор, диод могут вызвать сбой в распознавании сигнализации, поэтому это не рассматривается как критический для безопасности. Дизайн устройства в малейшей степени.

(Правка: у меня есть одно предложение - вы подтверждаете, что вход на самом деле рассчитан на 24 В постоянного тока. Рассеяние мощности при 24 В переменного тока будет примерно вдвое меньше, чем у входа 24 В постоянного тока. Хорошо, вы упомянули об этом в комментарии )

С другой стороны уравнения, если рассматриваемое напряжение исходит от резервного аккумулятора, «24 В постоянного тока» может быть больше похоже на 28 В постоянного тока, что значительно увеличит рассеиваемую мощность - до более чем 850 мВт. Резисторы расположены близко друг к другу, поэтому они нагревают друг друга.

Поднимите это с поставщиком.

Типичные SMD резисторы общего назначения обычно бывают толстопленочными .

Этот тип резистора не рассчитан на длительную перегрузку (на самом деле, ни одна из них не является), но эффект от чрезмерного перенапряжения детали термически (из-за слишком большой мощности) заключается в уменьшении сопротивления в начальной фазе:

( Источник )

В схеме такого типа, где прямое напряжение светодиода и диода не будет существенно изменяться при изменениях тока (для кремниевого диода это 60 мВ на декаду тока), это приведет к увеличению тока в цепи с постоянным напряжением. через резистор в течение этого периода, что приводит к увеличению тепла в детали. Это может вызвать тепловое убегание .

Будет ли он сгореть или нет, неизвестно (но весьма вероятно, если он будет постоянно подвергаться такого рода перегрузкам), но он определенно будет иметь более короткий, чем заявленный, срок службы (обычно указанный при 25 ° C, хотя некоторые показатели выносливости соответствуют номинальной температуре); действительно, повышение температуры устройства для преднамеренного возникновения отказов является обычным испытанием для производителей, поскольку частота отказов увеличивается экспоненциально с ростом температуры.

Этот процесс используется производителями для прогнозирования срока полезного использования компонентов с использованием уравнения Аррениуса. во многих случаях путем преднамеренного возникновения ранних отказов при повышенных температурах. Это приводит к предсказуемому сроку службы компонента в более благоприятных условиях.

Я полностью согласен с Олин, что вы должны отказаться от этих единиц, так как надежность единицы гарантирована будет низкой при крайних значениях напряжения, указанных поставщиком, даже если они выдержат перегрузку.

Надлежащая конструкция никогда не допустит перенапряжения детали, хотя есть детали, специально предназначенные для того, чтобы выдерживать кратковременные импульсные события и часто встречающиеся в цепях электростатического разряда и грозозащиты.

[Обновление] Возможно, как отмечает Supercat, что это PTC, такой как эта серия

Единственный способ, которым схема имеет смысл, - это то, что резистор 820 Ом является резистором ограничения тока . Работает совместно с коллекторным резистором предыдущего этапа вождения. Напряжение на коллекторе драйвера может составлять 24 В, но если его резистор на коллекторе равен 1 кОм, то ток через резистор 820 будет только около 12 мА, а потери мощности - около 118 мВт.

Это показывает, что эту схему нельзя использовать с входными драйверами с открытым коллектором !