标准电阻的脉冲耐受能力

电器工程 电阻器 脉冲
2022-01-12 00:06:38

标准(即未进一步指定)电阻器能承受多少脉冲功率?

例如,考虑一个 MOSFET 和一个连接到其栅极的 33R 电阻器。如果开关电压为 10 V,则每次 MOSFET 开关时电阻器都会看到高达 3 W 的功率 - 但仅持续很短的时间,直到栅极(在我的情况下,大约 15 nC)被充电。

我真的需要指定一个耐脉冲电阻器吗?或者有什么方法可以判断 0402、0603 或 0805 标准电阻器(没有进一步说明)是否足够?

4个回答

任何信誉良好的电阻器供应商都将具有脉冲功率耗散限制,例如 Vishay 的这一限制:-

在此处输入图像描述

它告诉您可以在一个脉冲中向电阻器输送多少功率。例如,如果持续时间仅为一微秒,则 0603 电阻器可以接收高达约 20 瓦的功率脉冲。一毫秒的功率不能超过1瓦。

或者有什么方法可以判断 0402、0603 或 0805 标准电阻器(没有进一步说明)是否足够?

如果您想正确地完成这项工作,请阅读数据表。数据表还将告诉您可能需要在电阻器周围使用多少铜才能达到此规格,因此您无法准确猜测。

虽然我同意Andy Aka 的回答,但如果您无法获得像样的数据表,我会根据以下情况进行估计:

可靠性的敌人是电阻器上的热负载(也许是温度)。

基于此,您知道有多少能量通过

$$E=\frac{CV^2}{2}$$

希望您能找到一个机械工程师,用于基于 $$I^2R$$ 和每脉冲能量的封套空气冷却。

您也可以对原型进行 IR 检测,但如果您可以使用 IR 设备,为什么不采购具有良好数据表的电阻器呢?

电阻器需要承受最大平均功耗。

这可能是一个复杂的方程式,但基本上这意味着您切换 MOSFET 的频率越高,无论是连续还是突发,您需要的电阻功率就越高。

如果它是一个简单的开关来打开继电器或灯,那没关系。

但是,如果您正在以数百赫兹或千赫兹的频率对某些线圈电流进行脉宽调制,则充电电流会变得更加持续,并且电阻器消耗的功率很重要。

请注意,我还提到了持续爆发。如果您在很长一段时间内定期触发几千个脉冲,则需要将这些值用作最坏的情况。

对于脉冲,一个短脉冲,唯一可以将热量存储在电阻器陶瓷芯内的地方。那个核心需要保持凉爽吗?100摄氏度?

硅的比热为 1.6 picoJoules/micron^3 * 摄氏度。

假设电阻器的体积为 4 毫米 x 5 毫米 x 5 毫米,或 100 毫米立方。# 立方微米为 4,000U * 5,000U * 4000U,即 100,000,000,000 立方微米。

该电阻器的比热为 1.6pF * 0.1 TeraMicrons = 0.16 焦耳。

电阻器散热的速度有多快?

硅的热时间常数(我们假设电阻芯是粘土/硅)对于 1 米立方体为 9,000 秒,对于 0.1 米立方体为 90 秒,对于 1cm 为 0.9 秒,对于 1mm 为 0.009 秒。我们的出口路径是 1/2(两端都可以将热量散发到 PCB 走线)* 4 毫米或 2 毫米。2 毫米的 Tau 是 1 毫米的 4 倍,因此为 36 毫秒。

我们可以使用这些数字吗?