Hvad du skal vide
- Strømmodstande bruges i elektronik til at sprede energi ved at styre strømflow og spænding.
- En modstands nominelle effekt definerer, hvor meget strøm en modstand sikkert kan håndtere, før den begynder at lide permanent skade.
- De fleste elektronikapplikationer bruger modstande med lav effekt, typisk 1/8 watt eller mindre. Højeffektmodstande er vurderet til 1 watt eller bedre, inklusive kilowatt rækkevidde.
Denne artikel forklarer, hvordan disse modstande fungerer, og indeholder et kig på en række forskellige modstandstyper.
Power Resistor Basics
Den effekt, der afgives af en modstand, kan findes ved hjælp af Joules første lov (Power=Voltage x Current). Den afsatte effekt omdannes til varme og øger modstandens temperatur. Temperaturen på en modstand bliver ved med at stige, indtil den når et punkt, hvor varmen, der spredes gennem luften, printpladen og det omgivende miljø, afbalancerer den genererede varme.
Afhængigt af den nødvendige watt, kan en enhed have brug for en højeffektmodstand for at forhindre overophedning. Det er nødvendigt at holde temperaturen på en modstand lav for at håndtere større strømme uden forringelse eller beskadigelse.
Betjening af en strømmodstand over dens nominelle effekt og temperatur kan resultere i alvorlige konsekvenser, herunder ændringer i modstandsværdien, reduceret levetid, åbne kredsløb eller elektriske brande. For at undgå sådanne fejl nedsættes strømmodstande ofte baseret på forventede driftsforhold.
Strømmodstande er norm alt større end deres modpartskomponenter. Den øgede størrelse hjælper med at sprede varme og bruges ofte til at give monteringsmuligheder for køleplader. Højeffektmodstande er også tilgængelige i flammehæmmende pakker for at reducere risikoen for en farlig fejltilstand.
Bundlinje
De fleste elektronikapplikationer bruger modstande med lav effekt, typisk 1/8 watt eller mindre. Imidlertid kræver applikationer som strømforsyninger, dynamiske bremser, effektkonvertering, forstærkere og varmeapparater ofte højeffektmodstande. Generelt er højeffektmodstande vurderet til 1 watt eller mere. Nogle fås i kilowatt-området.
Power Resistor Derating
Wattværdien for effektmodstande er specificeret ved en temperatur på 25C. Når temperaturen på en strømmodstand stiger over 25C, begynder den effekt, som modstanden kan håndtere sikkert, at falde. For at justere for de forventede driftsforhold leverer producenterne et deratingdiagram. Dette deratingdiagram viser, hvor meget strøm modstanden kan håndtere, når modstandens temperatur stiger.
Da 25C er den typiske rumtemperatur, og enhver effekt, der spredes af en strømmodstand, genererer varme, er det ofte svært at køre en strømmodstand ved dets nominelle effektniveau. For at tage højde for indvirkningen af modstandens driftstemperatur giver producenterne en effektnedsættelseskurve for at hjælpe designere med at tilpasse sig begrænsninger i den virkelige verden. Det er bedst at bruge effektreduktionskurven som en rettesnor og holde sig inden for det foreslåede betjeningsområde. Hver type modstand har en forskellig derating-kurve og forskellige maksimale driftstolerancer.
Flere eksterne faktorer kan påvirke en modstands effektreduktionskurve. Tilføjelse af tvungen luftkøling, en heatsink eller en bedre komponentmontering for at hjælpe med at sprede varmen, der genereres af modstanden, gør det muligt for den at håndtere mere strøm og opretholde en lavere temperatur. Andre faktorer modvirker dog afkøling, såsom kabinettet, der holder varmen, der genereres i det omgivende miljø, nærliggende varmegenererende komponenter og miljøfaktorer som fugtighed og højde.
Typer af højeffektmodstande
Hver type strømmodstand tilbyder forskellige muligheder til forskellige modstandsapplikationer. Trådviklede modstande, for eksempel, kommer i en række forskellige formfaktorer, herunder overflademontering, radial, aksial og chassismonteret design for optimal varmeafledning. Ikke-induktive trådviklede modstande er også tilgængelige til højpulserende effektapplikationer. Til applikationer med meget høj effekt, såsom dynamisk bremsning, er nichromtrådsmodstande ideelle, især når belastningen forventes at være hundreder eller tusinder af watt. Nichrome trådmodstande kan også bruges som varmeelementer.
Almindelige typer modstande omfatter:
- Trådviklede modstande
- Cementmodstande
- Filmmodstande
- Metalfilm
- Carbon composite
- Nichrome-ledning
Forskellige modstandstyper kan komme i forskellige formfaktorer, såsom:
- DPAK-modstande
- Chassismonterede modstande
- Radiale (stående) modstande
- aksiale modstande
- Overflademonterede modstande
- Modstande gennem huller
