不幸的是,電阻器在脈沖負載下可能會失效。當脈沖功率耗散到器件的電阻元件時,它會產生熱量并增加電阻器的溫度。過熱會損壞電阻元件,導致電阻變化甚至設備開路。為了避免在設計中出現這種情況,以下是您在選擇元件時應了解的有關電阻器和脈沖負載的 11 件事:
電阻器可以承受高于其額定功耗 p 的脈沖負載70(電阻器的數據表規定了環境溫度為 70 時的標稱功耗oC 為 P70?)
電阻器中的熱量產生和傳遞需要時間,因此電阻器的脈沖負載能力取決于脈沖持續時間。
對于短脈沖(絕熱條件),熱量保留在電阻元件中,但脈沖的短途限制了其對電阻元件溫度的影響,即使對于高脈沖負載也是如此。因此,電阻器將承受高于其額定功耗的峰值脈沖負載。
對于長脈沖,長時間的發熱會導致電阻元件的溫度升高更明顯,盡管這將受到脈沖期間已經設置的熱量去除的限制。因此,對于較長的脈沖持續時間,允許的峰值脈沖負載接近額定耗散。
脈沖計數
單個脈沖負載和連續脈沖負載之間的差異是脈沖數和它們之間的時間間隔的函數。
單脈沖負載:脈沖之間的時間間隔 T 足夠長,允許在脈沖之間冷卻電阻器。適用的脈沖參數為?P??≤P?指定?,???≤U?指定?,平均脈沖功率?P??→ 0。
連續脈沖負載:脈沖之間的時間間隔 T 很短,可防止脈沖之間的電阻器冷卻。適用的脈沖參數為?P??≤P?指定?,???≤U?指定?,平均脈沖功率?P??為P70?≥?P??≥ 0.
脈沖形狀與眾不同
脈沖形狀各不相同,從矩形或三角形到電容器放電的典型指數衰減或尖銳浪涌脈沖。
對于低功率、長持續時間的能量脈沖,脈沖能量是限制參數,通過計算脈沖能量并確定相同能量和峰值功率的矩形脈沖的持續時間,可以將脈沖形狀轉換為矩形,以便與電阻器的脈沖負載圖進行比較。
對于尖銳的浪涌脈沖,脈沖電壓是限制參數,轉換為矩形形狀不適用。取而代之的是,常見的浪涌脈沖形狀由標準化瞬態描述,并在電阻器的數據表中相應地參考。根據 IEC 60115-1, 4.27,浪涌脈沖由 1.2/50 和 10/700 脈沖描述。根據 IEC 60115-1、4.38 和 IEC 61340-3-1,人體模型描述了靜電放電。
找到合適的電阻器不是奇跡
為脈沖負載應用尋找合適的電阻器需要確定實際脈沖條件。需要識別峰值功率 P ?、脈沖持續時間 t 或周期 T 等參數,并將其與電阻器的指定脈沖負載能力進行比較。
環境條件會限制電阻器的允許脈沖負載
脈沖負載圖通常在室溫下定義。如果您的組件需要在更高的環境溫度下工作,或者您的應用需要額外的連續功率負載來增加電阻元件的溫度,那么可能需要具有更高脈沖負載能力的電阻器。
我可以信任哪種脈沖負載規格?
有關電阻器承受脈沖能力的信息顯示在脈沖負載圖中。這些圖的共同點是,它們指定了矩形脈沖每個脈沖持續時間的最大允許峰值脈沖功率。除此之外,它們的信息價值可能大不相同:
檢查該圖是否僅涵蓋單個電阻值的每脈沖持續時間峰值功率,還是涵蓋電阻器系列的完整可用電阻范圍。只有在后一種情況下,指定的峰值脈沖功率才是可靠的,因為它由該范圍內最弱的性能電阻值定義。
脈沖會給電阻器施加壓力,并影響其電阻值。因此,脈沖負載規范還必須說明脈沖負載圖中給出的脈沖條件的最大允許電阻變化,例如 0.25 % R。
什么是更好的選擇:薄膜或厚膜電阻器
薄膜電阻器采用不同的技術,具有不同的脈沖負載能力。影響薄膜電阻器脈沖負載能力的主要因素是電阻膜材料、修整模式和可用電阻面積。
如何提高厚膜電阻器的脈沖負載能力
標準厚膜電阻器的脈沖負載能力有限,這與電阻膜材料不均勻和限制可用電阻面積的簡單微調模式有關。但是,有一些方法可以進一步突破極限:
在電阻器陶瓷體的頂部和底部打印電阻膜,可以使脈沖感應熱量分布在電阻面積的兩倍上,并顯著降低電阻膜中與脈沖相關的溫度升高。EAK采用雙面厚膜電阻器。
省略微調切割可以充分利用電阻膜面積進行電流流動。從而改善了電阻膜中脈沖感應熱量的分布,避免了熱點。CRCW-IF和RCS系列采用非微調厚膜電阻器。
SMD 脈沖負載冠軍:碳膜 MELF 電阻器
脈沖負載能力的 SMD 冠軍是碳膜 MELF 電阻器 CMB 0207。其性能比同等外殼尺寸的電阻器高出一個數量級以上,因為它結合了高脈沖負載能力的最重要特性:
采用久經考驗的抗脈沖圓柱形設計,提供最大的有效電阻膜面積
螺旋修整模式,避免局部增強的電流密度
具有無可比擬的熱穩定性的碳膜材料
繞線電阻器
在繞線電阻器中,電阻元件由纏繞在圓柱形陶瓷芯上的金屬線組成。由于導線的質量相對較大,因此可以在非常短的脈沖持續時間內在導線中耗散高達 60 kJ 的更高脈沖能量。由于繞線電阻器的電阻值會根據導線直徑和長度進行調整,從而產生不同的導線質量,因此其脈沖負載能力也與電阻密切相關。
對于較長的脈沖持續時間,盡管能量仍在導線中消散,但在脈沖期間產生的熱量的很大一部分會從導線中逸出。因此,在這些持續時間內,整個電阻器的脈沖能量處理能力遠高于導線本身。
用玻璃搪瓷涂層而不是水泥涂層保護電線,進一步提高了繞線電阻器的脈沖負載能力,因為它可以承受更高的溫度。