Использование резисторов при их номинальной мощности

Стандартный 1% металлический пленочный резистор с сквозным отверстием (PTH) обычно рассчитан на 250 мВт. При каких условиях он может справиться с этой властью? Требуются ли особые меры предосторожности при монтаже, или монтаж на печатной плате будет ровным, со следами 0,5 мм?

Резистор достигает теплового равновесия, когда рассеиваемая энергия равна энергии, отводимой в окружающую среду. Для отвода тепла в окружающую среду температура резистора должна быть выше температуры окружающей среды; чем выше разница температур, тем больше тепла будет течь. Таким образом, резистор может рассеивать больше энергии при низких температурах окружающей среды. Номинальная мощность может быть указана при 25 ° C и снижаться при более высоких температурах. Эти толстопленочные чип-резисторы ухудшают характеристики только при 70 ° C, как показано на следующем графике:

Таким образом, 100 мВт 0603 все еще может рассеивать эти 100 мВт при 70 ° C, но не должно рассеивать более 50 мВт при температуре окружающей среды 100 ° C.

В техническом описании не дается предложений относительно расположения меди (схемы расположения и ширина трасс), которые будут влиять на проводимое тепло. (Для SMD конвекция будет низкой, а излучение - практически нулевым; температура для этого слишком низкая.) Может быть заманчиво иметь большое количество меди, соединяющейся с контактной площадкой, но убедитесь, что это не вызовет проблем при пайке.

В этой ситуации вы можете встретить термин «снижение». Например, резистор 250 мВт, встроенный в конструкцию для рассеивания 200 мВт, снижается на 50 мВт. Обычно вы оставляете, по крайней мере, небольшой запас, потому что фактическое сопротивление резистора может отклоняться от заявленного значения, когда оно становится слишком горячим, и, как правило, оно заметно нагревается, если вы используете его с указанным значением максимальной мощности.

Величина снижения номинальных характеристик, требуемая в проекте, имеет прямое отношение к физическому устройству схемы; его корпус, независимо от того, имеется ли поток воздуха (или какой-либо другой охлаждающей жидкости), насколько близко расположены компоненты, и, конечно, ожидаемое рассеивание мощности во всех других частях схемы. Это обычно называют «термическим анализом».

Конечно, реальный ответ - в техническом описании, но, как правило, номинальная мощность такого резистора рассчитана для неподвижного воздуха при определенной температуре, обычно 25 ° C.

Вы можете использовать резистор при его номинальной мощности, только если вы можете гарантировать условия. Например, если это открытая доска в офисе, это, вероятно, выполнимо. Если он находится в небольшом закрытом ящике или в этом же ящике рассеивается значительная мощность, вы, вероятно, не сможете соответствовать спецификации при 25 ° C. Если на коробке есть вентилятор, и он будет использоваться в офисе, то вы, вероятно, можете.

Если цепь должна работать на открытом воздухе без какого-либо активного охлаждения, то вы не можете гарантировать 25 ° C. В этом случае вам придется снова посмотреть в таблице данных и увидеть, насколько вы должны снизить мощность. Таблица данных должна давать кривую или уравнение снижения характеристик, например, снижение на 2 мВт на градус C. Допустим, это устройство должно работать где угодно на открытом воздухе, поэтому возможна температура воздуха до 125 ° F, которая достигает 52 ° C. Теперь добавьте любое повышение температуры в коробке по сравнению с наружным из-за рассеивания. Допустим, это еще 10 ° C, так что теперь резистор может видеть до 62 ° C. Добавьте еще немного для того, чтобы сидеть на солнце, поэтому, возможно, мы назовем это 75 ° C. Так что теперь у вас есть 75 ° C - 25 ° C = 50 ° C выше уровня полной мощности. При 2 мВт на ° C, это означает, что вы должны снизить мощность резистора на 100 мВт. Таким образом, в этом примере (я только что составил эти цифры, см. Таблицу для реальных значений) резистор "1/4 Вт" можно использовать только при 150 мВт.

Вдобавок ко всему, он дает хорошие ответы: когда вы придете к приемлемому значению мощности, уменьшите его еще немного, если вы заботитесь о жизни.

Значения рассеивания для компонентов SMD часто имеют одно или несколько связанных примечаний. Например, можно сказать, что
1. «Свободный воздух» / 2. установлен на двухсторонней печатной плате FR4 с содержанием меди не менее 4 квадратных сантиметров / 3. при охлаждении в результате оттока плотины в Боулдере в середине зимы или тому подобное. Поглощение тепла в 0,5 мм медных следов и плоских на печатной плате, вероятно, близко к худшему случаю для охлаждения. Уменьшение до части расчетного значения после того, как другие факторы считаются «разумным».

Тепловой запуск любого компонента «на краю» может сократить продолжительность его работы на поверхности земли.

Обычно работа в 50% от максимально допустимого значения в данной ситуации не является большой проблемой. Если вам нужно работать с максимальным рассеиванием, спросите себя, насколько вы уверены, что это действительно максимальный максимум, который он когда-либо увидит.