電(diàn)阻降额以改善平均故障间隔时间

2021-09-01

電(diàn)阻降额以改善平均故障间隔时间

根据设计，電(diàn)阻器限制電(diàn)流流动，吸收電(diàn)能(néng)并将其转换為(wèi)热能(néng)。所有(yǒu)電(diàn)阻器都具有(yǒu)指定的额定功率，该额定功率决定了组件在不降低性能(néng)或组件故障的情况下可(kě)以转换的最大能(néng)量。

電(diàn)阻器的最大额定功率取决于其结构中使用(yòng)的材料、物(wù)理(lǐ)尺寸以及组件可(kě)以安全运行的最高温度。最高温度将取决于组件周围的环境温度和从组件散发到环境中的热量。后者将取决于设计人员在PCB布局、散热器、气流和任何其他(tā)可(kě)能(néng)存在的冷却机制方面為(wèi)组件和電(diàn)路的其余部分(fēn)实施的热管理(lǐ)措施。

在计算電(diàn)阻元件所需的额定功率时，需要考虑電(diàn)阻两端電(diàn)压变化的性质。平均電(diàn)压為(wèi) VL 的脉冲负载不会引起与幅度也等于 VL 的稳态電(diàn)压相同的热效应。实际差异将取决于電(diàn)阻器的组成。線(xiàn)绕電(diàn)阻器比薄膜電(diàn)阻器更能(néng)承受脉冲负载。脉冲负载会产生过载条件，具體(tǐ)取决于脉冲序列中的平均功率、重复频率和上升时间等因素。需要将过载条件考虑到所需的额定功率计算中以生成准确的结果。最简单的方法是通过计算脉冲串的平均功率并根据所需電(diàn)阻器类型和脉冲特性进行调整，将脉冲能(néng)量视為(wèi)等效稳态能(néng)量。这可(kě)以通过使用(yòng)可(kě)用(yòng)的方程来计算确切的过载条件系数来完成，也可(kě)以使用(yòng)工程判断来选择最坏情况的乘数。

要记住的一件事是，任何组件的電(diàn)阻都会随温度变化，具體(tǐ)取决于用(yòng)于构造電(diàn)阻器的材料。这种变化被指定為(wèi)组件的電(diàn)阻温度系数 (TCR)。以 ppm/°C（百万分(fēn)之一/摄氏度）表示，它代表温度每变化度数时電(diàn)阻变化的百分(fēn)比。電(diàn)阻器使用(yòng)金属材料制造的材料通常具有(yǒu)正温度系数，这意味着它们的電(diàn)阻随着温度的升高而增加。相反，使用(yòng)半导體(tǐ)材料制造的電(diàn)阻器通常具有(yǒu)负温度系数，这意味着它们的電(diàn)阻会随着温度升高而降低。仔细选择材料可(kě)以制造具有(yǒu)中性温度系数的電(diàn)阻器，这意味着它们的電(diàn)阻不随温度变化。这是生产精密電(diàn)阻器的理(lǐ)想选择，但其结构所需的金属合金会使它们变得昂贵。

降额電(diàn)阻器是一种设计技术，其中组件故意在显着低于最大额定電(diàn)压的電(diàn)压下运行。这降低了组件内可(kě)能(néng)产生的峰值温度。这有(yǒu)利于降低用(yòng)于构造部件的材料的降解速率。这导致组件的可(kě)靠性和预期寿命增加。大多(duō)数電(diàn)阻器制造商(shāng)都规定了在 70°C 温度下、空气流通的环境中的额定功率。假设一个组件位于没有(yǒu)自由气流和其他(tā)冷却机制的设备中。在这种情况下，需要进行热分(fēn)析以确定应应用(yòng)的实际最大额定功率。假设一个组件位于提供额外冷却的设备内。在这种情况下，理(lǐ)论上，

電(diàn)阻数据表通常提供工作温度超过标准 70°C 时的降额值。这些以应用(yòng)于组件额定功率的百分(fēn)比形式提供，以计算额定工作功率。这也称為(wèi)電(diàn)阻器的应力比，由最大工作功率与制造商(shāng)额定功率的比值计算得出。一般的经验法则是对典型的電(diàn)路设计采用(yòng) 0.8 的应力比。但是，制造商(shāng)的数据表可(kě)能(néng)会针对一系列典型的操作和设计条件提供推荐的应力比值。

降额電(diàn)阻器的另一个优点是它增加了元件限制与实际应用(yòng)应力之间的安全裕度，这些应力在设计过程中可(kě)能(néng)无法预料。这包括导致電(diàn)阻两端電(diàn)压高于预期的電(diàn)源電(diàn)平变化。或者由于外部环境条件或内部热管理(lǐ)挑战，它可(kě)能(néng)高于预期的工作温度。在不可(kě)能(néng)降额的情况下，替代选项包括并联连接電(diàn)阻器以共享電(diàn)能(néng)吸收或為(wèi)设备引入主动冷却机制。如果您需要使用(yòng)更高额定值的電(diàn)阻器，您需要考虑它的物(wù)理(lǐ)尺寸会大于您计划使用(yòng)的组件。

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