我有两个疑问,请您分别回答我的疑问。:)
1)我需要一个'X'的电阻,那么使用'X'值的单个电阻还是r1 + r2 + r3 ='X'的多个电阻更好?我的意思是串联使用多个电阻而不是使用单个电阻有什么优势?它会减少电阻过热吗?
2) 考虑一个 1W 2k2 电阻和一个 1/4W 2k2 电阻。不同瓦数的电阻器产生的热量是否不同?在相同条件下哪个电阻会变得更热(我的意思是电流、电压等,因为两个电阻是相同的)
问候,基兰。
我有两个疑问,请您分别回答我的疑问。:)
1)我需要一个'X'的电阻,那么使用'X'值的单个电阻还是r1 + r2 + r3 ='X'的多个电阻更好?我的意思是串联使用多个电阻而不是使用单个电阻有什么优势?它会减少电阻过热吗?
2) 考虑一个 1W 2k2 电阻和一个 1/4W 2k2 电阻。不同瓦数的电阻器产生的热量是否不同?在相同条件下哪个电阻会变得更热(我的意思是电流、电压等,因为两个电阻是相同的)
问候,基兰。
如果 1 W 电阻器消耗相同的功率,则 1 W 电阻器的热度将低于 1/4 W 电阻器。比热可能是可比的,但由于质量较大,1 W 电阻器将需要更多功率才能获得相同的温升。
您可能需要串联多个电阻器以防止过热。假设您有一个 1 kΩ/1/4 W 电阻,其两端电压为 20 V。那么功率将为 (20 V)\$^2\$/ 1 kΩ = 400 mW,这超过了电阻器额定值的 1/4 W,这会降低电阻器的寿命。您可以使用 1 W 版本,或者例如三个串联的 330 Ω/1/4 W 电阻器。然后每个将仅耗散 130 mW,因此这是一个安全值。
请注意,电阻器只能在低温下消耗其额定功率。大多数必须在 70 °C 环境温度以上降额,这意味着您越高于该温度,它可能耗散的功率就越少,直到其最高温度,允许的耗散变为零。
除了扩展功率之外,您可能还需要几个用于高压应用的串联电阻。电阻器的额定电压可能为 160 V,那么即使电流(以及功率)非常低,您也不能将其用于 230 V。230 V AC 是 325 V 峰值,因此您需要串联 3 个电阻。
可以通过串联 n 个值为 R/n 或 R*n 的电阻器来构建一个电阻为 R 的电阻器,能够消耗 W 瓦特;在任何一种情况下,电阻器都必须能够单独消耗 W/n 瓦特,即使它们非常靠近。也可以将不同值的电阻器串联或并联组合,但每个电阻器所消耗的功率份额将与其串联电阻器的电阻成正比,或者与其并联电阻器的电阻成反比。
在许多情况下,电阻器是串联还是并联并不重要。可以根据所需电阻值的可用性做出决定。但是,在某些情况下它可能会有所不同:
如果电阻串联,则每个电阻两端的电压将是整个串上电压的一小部分。相比之下,使用并联电阻器,每个电阻器都会看到整个电压。如果需要一个可以处理 1,000 伏特的电阻器,则可以用十个串联的 200 伏特电阻器来构建它(注意,在做这些事情时最好留出一些安全余量)。并联电阻器没有提供这样的好处。
如果电阻串联,一个电阻断开会导致整个串断开;短路失败的电阻器将通过其电阻份额降低字符串的电阻。如果电阻是并联的,一个电阻开路失败会增加整个串的电阻,但是一个电阻短路失败会导致整个串短路。在某些情况下,一种或另一种类型的故障可能具有不可接受的安全影响。请注意,如果一个电阻串被推到其电压极限,并且如果电阻在过压条件下短路(这很常见),那么当一个电阻发生故障时,它可能会增加其他电阻所看到的电压,导致所有电阻都发生故障(因此需要一个安全边际)。
如果电阻器是并联的,并且它们的电阻随着热量的增加而增加(这是典型的),并且一个电阻器开始变得比其他电阻器更热,则该电阻器消耗的功率份额将减少,从而导致其他电阻器占用更多负载。相比之下,如果这些电阻器串联,一个电阻器比其他电阻器更热将增加其在功耗中的份额。这种影响通常不会严重到导致热失控,但通常意味着应该在电阻器额定值上提供一些安全裕度(例如,如果需要使用串联电阻器耗散 8 瓦,那么使用 10 个 1 瓦可能会更好)串联的电阻器;一个电阻器的功耗最终可能超过其 0.8 瓦的功率份额,但即使一个电阻器的功耗最终超过其应有的 25%,
通常,将电阻器串联还是并联并不重要。如果一个想要使用的电阻器的数量恰好是一个完美的平方,则可以使用 n^2 个相同值的电阻器构建一个值为 R 的电阻器。要么串联 n 个串联的 n 个电阻串,要么串联 n 个串联的 n 个并联电阻。两种方法都将提供相同的电阻、电压和额定功率;区别在于它们的故障模式和负载共享行为。
关于#2,我的理解是两个电阻都会产生相同的热量。1W 电阻器设计用于比 1/4W 电阻器更好地消散和耐受更高的热量,但需要权衡更高的成本和更大的封装。
无论如何,我希望是这样,因为我将使用 12x 1ohm 10W 电阻器构建一个设备,该电阻器专门用于变热。
考虑电压降。如果您有一个 10 伏电源和一个 1 欧姆电阻串联一个 9 欧姆电阻,则 1 欧姆电阻上将有 1 伏电压降,而 9 欧姆电阻上将有 9 伏电压下降。总电阻(忽略电缆和连接的微小电阻)将为 10 欧姆。欧姆定律告诉我们,电路中的电流为 1 安培。产生热量的功率是电流和电压的乘积,因此 9 欧姆电阻器会消耗 9 瓦,但 1 欧姆电阻器中只有 1 瓦。起初这有点违反直觉,但认为较大的电阻比较小的电阻具有更大的电压供应。串联电路中的任何地方的电流总是相同的,因此较大的电路必须散发更多的热量。如果您要将这些电阻单独连接到同一电源,