Direnç dalgalanma derecesi

220 uF kapasitörlü bir devrem var ve demeraj akımını sınırlamak için bir direnç kullanılıyor

Aptalca yanlış güç oranı direnci taktım ve (sürpriz başarısız oldu) benim hatamı gerçekleştirmek için biraz zaman aldı. Doğru direncin iyi olduğuna inanıyorum (önemli bir süre boyunca koştu ve gücü iki katına çıkardı) ama derecelendirmeyi nasıl hesapladığım ve teorik olarak kanıtladığım konusunda biraz şaşkınım

Takılan dirençler (paralel olarak iki tane kullandım) 3R3 1.5W 2512 paketiydi

TE Bağlantısı CRGS2512J3R3 (Bir bağlantı eklemeye çalıştım ama yeterli itibarım yok)

Veri sayfasında, dalgalanma derecesinin yeterli olmadığını söyleyen bir grafik bile var ve bu eğrileri nasıl hesapladıklarıyla ilgileniyorum, böylece calcs'leri bir grafik sağlamak için çok yardımcı oldukları diğer dirençlere uygulayabilirim

işte parsel

Kalkışı bir kapsamla (100VDC besleme) ve 40A'nın biraz üzerinde ölçtüm, teorik maksimum 60A'nın üzerindedir, ancak ters polarite koruma diyotu ve sigortası ve PCB izi ve kapağı ESR bunu azaltır.

İki rezistörden paralel olarak geçen toplam kalkış bu yüzden her bir direnç yaklaşık 20A

Görülebileceği gibi, dalgalanma yaklaşık 0.5ms sonra zirvenin% 50'sine düştü, bu yüzden bunu 0.5ms genişliğinde bir kare dalga olarak iyi bir yaklaşım olarak ele alabileceğime inanıyorum (EMC standartları TVS diyotları için tavsiye gibi)

Online uygulama notları var gibi

SMD Dirençlerinde Darbe Yükünü Ziyaret Etme: Sınırda (yine bağlantı eklemek için yeterli geri ödeme yok)

Periyodik darbelerin, tek bir darbenin periyodik hale geldiği noktada tek bir darbeden (mantıklı) daha fazla değer kaybı gerektirdiğini anlıyorum, muhtemelen tüm elektroniklerin bir noktada kapatılması gerekiyor!

1 saniyelik periyodlu darbeler için vishays veri sayfasında hesaplama ve yığılma ölçüm verilerimi kullanma

P = (V ^ 2 / R) * ti / tp

V = 100, R = 3,3, ti = 0,0005, tp = 1

Bana 1.515W (mutlak maksimum) bir değer verir ve uygulanan güç arttıktan sonra daha sık dalgalanma olup olmadığını görebilirim (direnç başarısız olduğunda bu olur)

Veri sayfasından grafiğe bakmak (göze kolay değildir) ancak 3R3 direnci ile 20.1A ile 1333W'lık bir tepe gücü

Veri sayfasındaki grafik, örneğin 0.001 darbe süresi için değer kaybı (değerleri okumak için uygun bir nokta için) değer kaybetme konusunda hemfikir görünmemektedir. direncin derecelendirmesinin iki katı

Sanırım buna bakarak çok fazla zaman geçirdim ve sadece yatağa gitmem ve taze uyanmam gerekiyor, bunu doğru yapıyorsam veya sadece bir ipucum yoksa kafam karışıyor!

Enerjiyi kapasitöre hesaplayabilirim, ancak bununla ne yapacağımdan emin değilim, yöntem doğru mu? daha iyi bir yol var mı? Üretici nabız / dalgalanma değerleri belirtmediğinde bunu yapmanın yolu var mı?

Herhangi bir tavsiye çok takdir edilmektedir

resistors derating

— Jamie Lamb
kaynak

Güzel soru. + 1. Eski günlerde dirençler daha büyüktü, bu da dalgalanma dereceleri hakkında bilgi eksikliğine rağmen bu daha az sorun yarattı. Böyle bir bobin, özellikle Hava gibi doygunluğa eğilimli değilse, açılışta dalgalanma akımlarını azaltmak için manipüle edilebilir.

— Otistik

Saçma sapan yazımlarımı düzenlediğim ve bunu unuttuğum kapasitörün ESR'sine eklediğiniz için teşekkürler!, Aslında ve EMI filtresi de ortak bir mod boğuluyor

— Jamie Lamb

Yanıtlar:

Isı akışı zaman alır. Enerjinin neredeyse tamamının sıcaklığı yükseltmeye adadığı ve ısının çok az yararlı kısmının çevresine önemli ölçüde akması için zamana sahip olduğu durumlarda, arızaları tahmin etmek için "nabzın hareket integrali" ni kullanabilirsiniz. . Direnç için "Joules per Ohm" veya " " de bir belirtim bulabilirseniz , bunu uygulayabilirsiniz. Değilse, tahmin yapmak için bu eğrileri kullanmanız gerekir. $I^2\cdot s$

Yukarıdaki özellikler, sigortalar için daha yaygın olarak bulunur, çünkü yaptıkları iş budur ve bu nedenle yapılması belirtilmiştir. Diğer yandan dirençler aslında dağılacak şekilde tasarlanmıştır. Bu da dikkate alınması gereken bir faktör daha ekliyor.

Bunun yerine, 2512 eğrisine bakalım. Yaklaşık olana kadar düzdür . Köşede, yaklaşık darbesini işleyebileceğini tahmin ediyorum . Bu, darbesi için doğrusal olarak (bir günlük ölçeğinde) yaklaşık . Burada log ölçekleri göz önüne alındığında, direncin zaman içinde bir enerji darbesini emme yeteneği için aşağıdaki denklemi elde ediyorum: $t=100\:\mu\textrm{s}$ $4000\:\textrm{W}\cdot 100\:\mu\textrm{s}=400\:\textrm{mJ}$ $18\:\textrm{W}\cdot 1\:\textrm{s}=18\:\textrm{J}$ $1\:\textrm{s}$

\begin{aligned} E_{l i m i t} & = 4000 W \cdot t \\ E_{l i m i t} & = 1.91089572 J \cdot \ln (t) + 18 J \end{aligned} \begin{aligned} where t \leq 100 μ s \\ where 100 μ s \leq t \leq 10 s \end{aligned}

$\begin{split}E_{limit}&=4000\:\textrm{W}\cdot t\\E_{limit}&=1.91089572\:\textrm{J}\cdot \ln \left(t\right)+18\:\textrm{J}\end{split}\quad\begin{split}&\textrm{ where}\quad t \le 100\:\mu\textrm{s}\\&\textrm{ where}\quad 100\:\mu\textrm{s}\le t \le 10\:\textrm{s}\end{split}$

Bu bir sıcak nokta hesaplamasıdır ve muhtemelen diğer sürelerin nominal güçte dengelenmesine izin verdiği grafik süresinin sadece birkaç katı iyidir. Sadece bir saniyeye çıkan eğriyi gösterirler. Ama yukarıdaki denklem olabilir eğrinin ucuna geçmiş biraz çalışmak. Ne olursa olsun, size bir fikir verir.

İntegrali doğru yapsaydım, RC devreniz tarafından R'nize verilen enerji, aşağıdaki zaman fonksiyonudur:

E_{d e c a y} = \frac{V_{0}^{2} \cdot C}{2} \cdot (1 - e^{- \frac{2 \cdot t}{R \cdot C}})

$E_{decay}=\frac{V_0^2\cdot C}{2}\cdot \left(1-e^{-\cfrac{2\cdot t}{R\cdot C}}\right)$

Bu değer herhangi bir zamanda değerini aşarsa bir sorununuz olabilir. kadar ölçüm yaptığınız düşünüldüğünde , yukarıdaki amaçlar için olduğunu söyleyeceğim . Yani için durum bakarsak elde edersiniz sahip derece eğrisini aşıyor. Güvende olmak için, muhtemelen büyük ölçüde altında olmak istersiniz, bence. Bitmedi. $E_{limit}$ $40\:\textrm{A}$ $V_0=132\:\textrm{V}$ $t=100\:\mu\textrm{s}$ $\approx 462\:\textrm{mJ}$

Eğri, biraz daha fazla zaman verildiğinde, yeterli zaman olması ve dolayısıyla kalan sorun olmaması gerektiğini gösterir. Ancak bu, tek bir cihaz kullanırken bir köşe durumu problemi olduğunu gösteriyor gibi görünüyor .

Siz ikisini kullanıyorsunuz ve hala sorunlarınız var. (Tüm bunların nasıl monte edildiğinden ve bunun da önemli olabileceğinden emin değilim.) Her durumda, eşleştirilmiş direnç eşdeğerini , her ikisi için de elde edersiniz . Hangi, ikisi arasında bölünmüş hala spec aşar (sadece biraz.) $1.65\:\Omega$ $812\:\textrm{mJ}$

Sadece ek bir not çünkü yukarıdaki ilk denklemi düzeltmem gerekiyordu, . Daha önce sabit hale getirmiştim, ama gerçekten zamanın bir fonksiyonu. Daha az zaman? Daha az iletilen enerji. Buradaki eğrinin düz çizgisi bunu belirginleştirir. Bunu denklemde açıklayamadım. $t\lt 100\:\mu\textrm{s}$

Böylece, düzeltmeyle, daha küçük bir süre için, , denkleminin ( rakamı , yazdığınız dayalı ) yaklaşık enerjiyi . Ancak eğri tarafından bir sınır olarak . Bu nedenle, bu gibi daha kısa süreler göz önüne alındığında eğri çok aşılır. kullanarak bile , kısa sürede enerji alıyorum . Yani, hala spesifikasyonu aşıyor. $t=10\:\mu\textrm{s}$ $E_{decay}$ $V_0=132\:\textrm{V}$ $40\:\textrm{A}$ $100\:\textrm{mJ}$ $1.65\:\Omega$ $4000\:\textrm{W}\cdot 10\:\mu\textrm{s}=40\:\textrm{mJ}$ $V_0=100\:\textrm{V}$ $60\:\textrm{mJ}$

Neden sorun yaşadığınızı görebiliyorum.

— Jonk
kaynak

Bu cevap için teşekkürler, Ohm başına Joules veri sayfalarında mevcut değil Üreticiye danışabilirim, belki daha sonra zaman alırsam hepsini tamamlayacaktır. Size denklemlere nasıl geldiğinizi görebiliyorum ama detayları kontrol etmedim (henüz). Edecay denkleminizde Vo giriş voltajıdır?

— Jamie Lamb

Besleme voltajı 100VDC'dir ve haklısınız, 1.65 Ohm'luk toplam direnç sağlamak için bu dirençlerden ikisini paralel olarak kullanıyorum. Benim için hala mantıklı olmayan şey, Vishay veri sayfasındaki denklemin grafiğe nasıl uymadığı, eğer ona basit (V ^ 2 / R) * (görev döngüsü) bakarsanız, bana mantıklı geliyor, eğer öyleyse 1 saniyelik bir darbe ile 1 saniyelik bir periyot daha sonra DC ve herhangi bir değer kaybı olmaz, bence Vishay veri sayfası denkleminin tüm dirençler için çalışması gerekir, sadece güç için değer kaybı gibi görünüyor. Takdir ettiğiniz için teşekkürler

— Jamie Lamb

@JamieLamb Evet, Vo 40 A rakamınıza göre tahmin ettiğim 132 Vdc. (40 A çarpı 3.3 Ohm.)

— jonk

@JamieLamb Veri sayfasına, grafiğe bakmaktan ve zamana karşı tolere edebileceği kısa vadeli enerjiyi tahmin etmek için oradaki eğriyi kullanmaktan çok daha fazla bakmadım. Bu basit bir türevdi, çünkü değer kaybı çizgisi kütük ölçeğinde "düz".

— jonk

100V DC girişim var, paralel olarak 1,65 Ohm'a eşdeğer iki 3,3 Ohm direnç. Bir diyot ve EMI filtresi ve kapasitörün ESR'si ölçülen akımımı azaltmak için çalışıyor. Sağladığınız şeyle çalışabilmeme rağmen sorun yok, gerçekten takdir ediliyor

— Jamie Lamb

Sıcaklığın direncin tamamen içinde kaldığı varsayılarak, bir darbeden sıcaklık artışını hesaplayalım. 5 derece Cent ise, sorun değil mi? Fakat 5.000 derece Cent yükselirse, (zaten plazmaya dönüştürülmüş) TAMAM değil, kabul etti mi?

Direncin dahili olarak ne kadar ısı depolayabileceğini bilmeliyiz. İşte yararlı bir sayı: silikonun özgül ısısı (silikon gofret olarak kullanılan saf maddeler gibi) Santigrat derece başına kübik mikron başına 1.6 picoJoule'dir.

Direnç boyutunu mikron, Uzunluk, Genişlik, Yükseklik'e dönüştürmenize ve toplam hacmi hesaplamanıza izin vereceğim. Direncin üzerinde metal filmin bırakıldığı bir kil / seramik tabanı olduğunu varsayın. Filmde ısı oluşur ve hızla silikon / kil / seramik taban içine akar.

Zaman sabitleri nelerdir? DİKKAT BURADA ÖDEME. Isı akışı için zaman sabitleri boyut olarak LİNEER DEĞİLDİR. Zaman sabitleri boyutun Karesi olarak değişir.

Silikon küp Zaman Sabit

1 metre küp 11.400 saniye

10 cm küp 114 saniye

1 cm küp 1.14 saniye

1mm küp, SMT dirençlerinin boyutu olan 0.014 saniye (14 miliSaniye)

100 mikron küp 114 mikrosaniye

10 mikron küp 1,14 mikrosaniye

1 mikron küp 11.4 nanosaniye

0.1 mikron küp 114 pikosaniye (yaklaşık FETS'nin iletken tabakasının kalınlığı

DÜZENLEME Bence, direnç bölgesi ne kadar kalın olursa direnç de o kadar hayatta kalır. İnce filmlerde ısı kil / silikon yığınına akmalıdır. Bir karbon bileşim direncinde, direnç gövdesinin çoğu direnci içerir; sonuç ısı, dirençli yığın boyunca üretilir ve derhal bir ısı emicisi olarak tüm kütleyi iyi kullanır, çünkü ısı, elektrotlar haricinde nereye gideceğini bilmez. Bunu göz önünde bulundurarak, bu diyagramı inceleyin:

şematik

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

1mm küp direncin enerji depolamasını tartışalım. Bir enerji depolama zorluğunuz var. Her bir taraftaki 1.000 mikronda, bu küpün 1 Milyar kübik mikron hacmi vardır. Tüm direncin ---- dirençli bölge, koruyucu sır dışında ve herhangi bir iç sert seramik tabanın ---- Cent cent başına kübik mikron başına 1.6 picoJoule olduğunu varsayarsak, ısı kapasiteniz

1 b i l l i o n c u b i c m i c r o n s * 1.6 p i c o J o u l e / c u b i c m i c r o n / d e g r e e C e n t

$1billion cubicmicrons * 1.6 picoJoule/cubicmicron/degree Cent$

veya 1.6 miliJoule / derece Cent enerji depolama.

Enerjiniz 0,5 mil için direnç başına 20 amperdir (paralel olarak 2 Rs, her biri 3,3). Joule nedir? P = I ^ 2 * R = 20 * 20 * 3.3 * 0.0005 sn veya 1320 jul / saniye * 0.0005 = 0.65 jul.

Şimdi 650 miliJoules / 1.6 miliJoule bölün (1milliMeter küp hacmi için) ve sıcaklıktaki artış 400 dereceC'dir. Lehim erir; alüminyum sürünür.

— analogsystemsrf
kaynak

Girdiğiniz için teşekkürler, takdir, bağlandığımda yanıt vermem biraz zaman aldı. Çözümünüzü beğendim ve daha sonra çözmeye çalışacağım. Termodinamiğe oldukça büyük bir şekilde ilgi duyuyorum maalesef bu alanda kalifiye değilim ve çözümü sunduğum insanlar sert bilimle destekleyemeyeceğim her ayrıntıyı sorgulayacaklar. Çok teşekkürler ama kesinlikle sadece eğlence için bir şans vereceğim!

— Jamie Lamb

I Eğer sağlamak formülde 1.65 yerine 3.3 ohm kullanılmış olmalıdır inanıyoruz, olabildiğince olarak bakın, bu iki kat güce ihtiyacınız olduğunu gösterir. Ayrıca, tepe gücü şimdi, Bu, her direncin en az 1.5W olması gerektiğini gösterir , ancak güvenli olmak için iki 3,3 ohm eşsiz direnç kullandığınızdan, her direncin tam yük taşımasını sağlayın. Bu nedenle, 3W'yi dağıtabilmek için her bir 3.3 dirence ihtiyacınız vardır .

P = v^{2} / R \frac{t i}{t p} = (100 x 100 / 1.65) x 0.0005 / 1 = 3.03 W

$P = v^2/R\frac{ti}{tp} = (100x100/1.65) \text x 0.0005/1 = 3.03W$

p = I^{2} R = 40 x 40 x 1.65 = 2, 640

$p = I^2R = 40x40x1.65 = 2,640$

DÜZENLEME: Güç oranını ikiye katlamanın ek nedenleri şunlardır: 1) her direnç diğer direncin ısı yayma kapasitesine müdahale eder, 2) her direnç diğer direnç için bir ısıtıcı haline gelir .

— Guill
kaynak

Emin misiniz ?, dirençler paraleldir ve her birine tam voltaj uygulanır, bu yüzden dirençleri ayrı ayrı hesapladığımı düşündüm. Dirençlerin eşsiz olduğunu anlıyorum, ancak sadece bir tanesinin tam yükü taşımasını beklemek gerçekçi mi?

— Jamie Lamb

Dirençler yükün çoğunu paylaşacaktır, eşit olmayan kısım toleransa (bir diğeri için değer yukarı ve diğeri için değer) dayalı olarak tahmin edilebilir olmalıdır Aynı partiden iki direnç için eşleme genellikle belirtilenden daha iyidir.

— KalleMP

@JamieLamb: Evet, makul. Darbe genişliğini tahmin ettiğiniz düşünüldüğünde, 100v daha fazla olabilir ve dirençlerin ve çevrelerinin yayılma özellikleri belirtilenden daha az etkili olabilir.

— Guill