电阻降额如何影响您的设计
2021-05-27
标称的电阻器 规格往往是在理想条件下测量的。诸如高环境温度或效率低下的邻近组件之类的现实环境因素可能会使组件效率降低或耗散功率的能力降低。我们称这种断开为降额，因为由于我们的环境条件，我们实际上必须设计一个比最佳值低的等级。
电阻额定功率注意事项
电子产品中使用的电阻器是由正热系数非常低的材料制成的，这意味着即使是廉价的电阻器，其每摄氏度的电阻也会变化几百分之几。考虑到大多数电阻器的欧姆公差为1％至10％，因此与耐热性的差异相比，耐热电阻的这种差异可以忽略不计。
电阻遇到麻烦的地方是额定功率。假设您有一个额定值为1瓦的100欧姆电阻。该1瓦额定功率可能是在25摄氏度（这被认为是室温）下测得的。典型的电阻器功率曲线在大约70摄氏度后开始急剧下降，通常在200摄氏度之前击中轴。您的“ 1瓦特”电阻器可能只能在100摄氏度下处理半瓦特，从而导致电路故障。
现在，摄氏100度是热的。那是开水烫的。您多久设计一次用于沸水温度的回路？好吧，您要担心的温度不是环境温度，这是电阻器主体的最热温度。如果您有一个扁平的表面贴装电阻器，即使它的体积很小，它的功耗也只有八分之一瓦，它可能会变热。将其放在可以轻松达到150摄氏度的大功率开关或高亮度LED对面的PCB上，您会发现如何轻松开发出自己需要担心的热点。
现实生活中的电阻降额
有些事情比解释的要好得多，所以我将向您确切演示现实生活中可能发生的情况。表面贴装电阻器在板上产生热点是最常见的故障模式，但不是很明显，因此我们将使用热风枪加热通孔电阻器周围的环境空气。
我们的电阻器的额定电阻为100欧姆，容差为1％，每摄氏度的温度系数为百万分之100，功率额定值为四分之一瓦。它不是您可以通过任何方式获得的绝对最便宜的电阻器，但一个电阻的数量约为5美分，并且具有相当好的规格。
我将其连接到我们的直流电源并将极限设置为50mA。功率是电流乘以阻抗的平方，因此50mA乘以50mA乘以100欧姆就是四分之一瓦–恰好是我们电阻器的规格。这要求最高工作温度为155度，但是如果您看一下降额曲线，那实际上就是它撞击x轴的位置。从大约70度开始，它将开始能够处理越来越少的功率。
为了完整显示图片，我在电阻器主体下方和旁边设置了热电偶，并在环境空气中设置了一个热电偶作为参考。我还在电阻器上有一个万用表，以显示随着温度的升高我们可能会看到的任何电阻变化。我们将用热风返修枪对电阻器施加热应力。
我将从测量电阻开始，以确保我们在广告规定的1％之内。到现在为止还挺好。我们可能会看到电缆和连接中的电阻，但是您一定会注意到它是否达到50欧姆或其他任何值。现在，我将打开电源，开始通过电阻推动整整四分之一瓦的功率，并使温度稳定几分钟。
结果与后果
看起来像是稳定的50摄氏度，摸起来已经很温暖了。您可以想象，如果在一块板上带有耗电组件的情况下意外进入危险区域将有多么容易。现在，我将空气设置为大约300度，并将其保持在距电阻器主体约1英寸或2英寸的位置，以一定程度的均匀性加热周围的所有空气。观察随着环境变热电压和体温会发生什么变化。
我们也可以通过仅超过额定功率来给电阻施加压力，但这是一个明显的设计错误。在此演示中，电阻在高温下的性能非常好，以至于我们将增加功率以产生更令人兴奋的故障。降低电阻的容值很容易忘记，尤其是当您不认为环境温度这么高时，但是管理PCB上的电源会扩展到系统中的每个组件。
