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 kärsiä pysyvistä vaurioista.
- 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 erilaisia vastustyyppejä.
Tehovastuksen perusteet
Vastuksen hajoama teho voidaan löytää käyttämällä Joulen ensimmäistä lakia (teho=jännite x virta). Hajotettu teho muunnetaan lämmöksi ja nostaa vastuksen lämpötilaa. Vastuksen lämpötila nousee jatkuvasti, kunnes se saavuttaa pisteen, jossa ilman, piirilevyn ja ympäröivän ympäristön kautta haihtunut lämpö tasapainottaa syntyvän lämmön.
Vaadittavasta tehosta riippuen laite saattaa tarvita suuritehoisen vastuksen ylikuumenemisen estämiseksi. Vastuksen lämpötilan pitäminen alhaisena on välttämätöntä suurempien virtojen käsittelemiseksi ilman huononemista tai vaurioita.
Tehovastuksen käyttäminen sen nimellistehon ja lämpötilan yläpuolella voi aiheuttaa vakavia seurauksia, kuten resistanssiarvon muutoksia, käyttöiän lyhenemistä, avoimet virtapiirit tai sähköpalot. Tällaisten vikojen välttämiseksi tehovastukset pienennetään usein odotettujen käyttöolosuhteiden perusteella.
Tehovastukset ovat yleensä suurempia kuin niiden vastineet. Suurempi koko auttaa haihduttamaan lämpöä ja sitä käytetään usein tarjoamaan asennusvaihtoehtoja jäähdytyselementeille. Suuritehoisia vastuksia on saatavana myös paloa hidastavina pakkauksina vaarallisen vikatilanteen riskin vähentämiseksi.
Bottom Line
Useimmat elektroniikkasovellukset käyttävät pienitehoisia vastuksia, tyypillisesti 1/8 wattia tai vähemmän. Kuitenkin sovellukset, kuten virtalähteet, dynaamiset jarrut, tehonmuunnos, vahvistimet ja lämmittimet, vaativat usein suuritehoisia vastuksia. Yleensä suuritehoiset vastukset ovat 1 wattia tai suurempia. Jotkut ovat saatavilla kilowattialueella.
Tehon vastuksen aleneminen
Tehovastusten teho on määritetty 25 C:n lämpötilassa. Kun tehovastuksen lämpötila nousee yli 25 C, vastuksen turvallisesti käsittelemä teho alkaa laskea. Odotettujen käyttöolosuhteiden mukauttamiseksi valmistajat toimittavat vähennyskaavion. Tämä vähennyskaavio näyttää, kuinka paljon tehoa vastus pystyy käsittelemään, kun vastuksen lämpötila nousee.
Koska 25 C on tyypillinen huonelämpötila ja mikä tahansa tehovastuksen aiheuttama teho tuottaa lämpöä, tehovastuksen käyttäminen nimellisteholla on usein vaikeaa. Vastuksen käyttölämpötilan vaikutuksen huomioon ottamiseksi valmistajat tarjoavat tehon alenemiskäyrän, joka auttaa suunnittelijoita sopeutumaan todellisiin rajoituksiin. On parasta käyttää tehon alenemiskäyrää ohjeena ja pysyä ehdotetulla toiminta-alueella. Jokaisella vastustyypillä on erilainen vähennyskäyrä ja erilaiset maksimikäyttötoleranssit.
Useat ulkoiset tekijät voivat vaikuttaa vastuksen tehon alenemiskäyrään. Pakotetun ilmajäähdytyksen, jäähdytyselementin tai paremman komponenttitelineen lisääminen vastuksen tuottaman lämmön haihduttamiseksi mahdollistaa sen, että se pystyy käsittelemään enemmän tehoa ja ylläpitämään alhaisempaa lämpötilaa. Muut tekijät kuitenkin estävät jäähtymistä, kuten kotelo, joka pitää syntyvän lämmön ympäristössä, lähellä olevat lämpöä tuottavat komponentit sekä ympäristötekijät, kuten kosteus ja korkeus.
Suuritehoisten vastusten tyypit
Jokainen tehovastuksen tyyppi tarjoaa erilaisia ominaisuuksia eri vastussovelluksiin. Esimerkiksi lankavastuksilla on useita muototekijöitä, mukaan lukien pinta-asennettavat, radiaaliset, aksiaaliset ja alustaan asennettavat mallit optimaalisen lämmönpoiston takaamiseksi. Ei-induktiivisia lankavastuksia on saatavana myös korkeapulssitehosovelluksiin. 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:
- Kangasvastukset
- Sementtivastukset
- kalvovastukset
- Metallifilmi
- hiilikomposiitti
- Nikromilanka
Eri vastustyypeillä voi olla erilaisia muototekijöitä, kuten:
- DPAK-vastukset
- Alustakiinnitteiset vastukset
- Säteittäiset (pysyvät) vastukset
- Aksiaalivastukset
- Pinta-asennusvastukset
- Läpireikävastukset
