Mitä tietää
- Tehovastuksia käytetään elektroniikassa energian haihduttamiseen ohjaamalla virtaa ja jännitettä.
- Vastuksen teho määrittää, kuinka paljon tehoa vastus pystyy käsittelemään turvallisesti ennen kuin se alkaa vaurioitua pysyvästi.
- Useimmat elektroniikkasovellukset käyttävät pienitehoisia vastuksia, tyypillisesti 1/8 wattia tai vähemmän. Suuritehoiset vastukset on mitoitettu vähintään 1 wattiin, mukaan lukien kilowattialue.
Tässä artikkelissa selitetään näiden vastusten toiminta ja tarkastellaan erityyppisiä vastuksia.
Tehonvastuksen perusteet
Vastuksen hajoama teho voidaan selvittää Joulen ensimmäisellä lailla (teho = jännite x virta). Hajotettu teho muunnetaan lämmöksi ja nostaa vastuksen lämpötilaa. Vastuksen lämpötila jatkaa nousuaan, kunnes se saavuttaa pisteen, jossa ilman, piirilevyn ja ympäristön hajoama lämpö tasapainottaa syntyvää lämpöä. Tarvittavasta tehosta riippuen laite voi vaatia suuritehoisen vastuksen ylikuumenemisen estämiseksi. Vastuksen lämpötilan pitäminen alhaisena on välttämätöntä suurempien virtojen käsittelemiseksi ilman heikkenemistä tai vaurioita. Tehovastuksen käyttäminen sen nimellistehon ja lämpötilan yläpuolella voi aiheuttaa vakavia seurauksia, kuten vastuksen arvon muutoksia, lyhyemmän käyttöiän, avoimet piirit tai sähköpalot. Tällaisten vikojen välttämiseksi tehovastuksia säädetään usein odotettujen käyttöolosuhteiden perusteella. Tehovastukset ovat yleensä suurempia kuin niiden vastineet. Suurempi koko auttaa haihduttamaan lämpöä ja sitä käytetään usein tarjoamaan asennusvaihtoehtoja jäähdytyslevyille. Suorituskykyisiä vastuksia on saatavana myös palonestopakkauksissa vaarallisen vian riskin vähentämiseksi.
Suuritehoiset vs pienitehoiset vastukset
Useimmat elektroniikkasovellukset käyttävät pienitehoisia vastuksia, tyypillisesti 1/8 wattia tai vähemmän. Kuitenkin sovellukset, kuten virtalähteet, dynaamiset jarrut, tehonmuunnos, vahvistimet ja lämmittimet, vaativat usein tehokkaita vastuksia. Yleensä suuritehoiset vastukset ovat 1 wattia tai enemmän. Jotkut ovat saatavilla kilowattialueella.
Tehon vastuksen vähentyminen
Tehovastusten teho on määritelty lämpötilassa 25C. Kun tehovastuksen lämpötila nousee yli 25 C, vastuksen turvallisesti käsittelemä teho alkaa laskea. Odotettavissa oleviin käyttöolosuhteisiin sopeutumista varten valmistajat toimittavat vähennyskaavion. Tämä vähennystaulukko näyttää kuinka paljon tehoa vastus pystyy käsittelemään vastuksen lämpötilan noustessa. Koska 25 C on tyypillinen huonelämpötila ja mikä tahansa tehovastuksen hajoama teho tuottaa lämpöä, on usein vaikeaa käyttää tehovastusta sen nimellisteholla. Vastuksen käyttölämpötilan vaikutuksen huomioon ottamiseksi valmistajat tarjoavat tehonvähennyskäyrän, joka auttaa suunnittelijoita sopeutumaan todellisiin rajoituksiin. On parasta käyttää tehonvähennyskäyrää ohjeena ja pysyä ehdotetulla toiminta-alueella. Jokaisella vastustyypillä on erilainen vähennyskäyrä ja erilaiset maksimikäyttötoleranssit. Useat ulkoiset tekijät voivat vaikuttaa vastuksen tehonvähennyskäyrään. Pakotetun ilmajäähdytyksen, jäähdytyselementin tai paremman komponenttiasennuksen lisääminen vastuksen tuottaman lämmön haihduttamiseksi mahdollistaa sen, että se pystyy käsittelemään enemmän tehoa ja ylläpitämään alhaisempaa lämpötilaa. Muut tekijät kuitenkin estävät jäähdytystä, kuten ympäristön lämpöä vangitseva kotelo, lähellä olevat lämpöä tuottavat komponentit ja ympäristötekijät, kuten kosteus ja korkeus.
Tehokkaiden vastusten tyypit
Jokainen tehovastuksen tyyppi tarjoaa erilaisia vaihtoehtoja erilaisille vastussovelluksille. Esimerkiksi lankavastuksilla on useita muototekijöitä, mukaan lukien pinta-asennus, säteittäinen, aksiaali- ja runkoasennusmalli optimaalista lämmönpoistoa varten. Ei-induktiivisia lankavastuksia on saatavana myös suuripulssitehosovelluksiin. Erittäin suuritehoisiin sovelluksiin, kuten dynaamiseen jarrutukseen, nikromilankavastukset ovat ihanteellisia, varsinkin kun kuormituksen odotetaan olevan satoja tai tuhansia watteja. Nikromilankavastuksia voidaan käyttää myös lämmityselementteinä. Yleisiä vastustyyppejä ovat:
- Lankavastukset:
- Sementtivastukset
- Filmivastukset:
- metallikalvo
- Hiilikomposiitti
- Nikromi lanka
Erityyppiset vastukset voivat olla eri muototekijöitä, kuten:
- DPAK vastukset
- Alustan kiinnitysvastukset
- Radiaaliset (pysyvät) vastukset
- Aksiaalivastukset:
- Rakennusvastukset
- Jatkuvat vastukset