Tensión de resistencia del resistor

El flujo de calor lleva tiempo. En los casos en los que casi toda la energía se dedica a elevar la temperatura y donde se permite que una pequeña parte útil del calor tenga el tiempo necesario para fluir de manera significativa hacia sus alrededores, puede utilizar la "acción integral del pulso" para estimar los fallos. . Si puede encontrar una especificación en "Joules por Ohm" o "\ $ I ^ 2 \ cdot s \ $ para el resistor, entonces puede aplicarla. Si no, tendrá que usar esas curvas para hacer estimaciones.

Los tipos de especificaciones anteriores se encuentran más comúnmente para los fusibles, porque ese es el trabajo que hacen y por lo tanto están especificados para hacerlo. Los resistores, por otro lado, están diseñados para disiparse. Así que esto agrega otro factor a considerar.

En cambio, veamos tu curva 2512. Es plano hasta aproximadamente \ $ t = 100 \: \ mu \ textrm {s} \ $. En la esquina, supongo que puede manejar un pulso de aproximadamente \ $ 4000 \: \ textrm {W} \ cdot 100 \: \ mu \ textrm {s} = 400 \: \ textrm {mJ} \ $. Esto aumenta linealmente (en una escala de registro) a aproximadamente \ $ 18 \: \ textrm {W} \ cdot 1 \: \ textrm {s} = 18 \: \ textrm {J} \ $ para un pulso de \ $ 1 \: \ textrm {s} \ $. Dadas las escalas de registro aquí, obtengo la siguiente ecuación de la capacidad del resistor para absorber un pulso de energía a lo largo del tiempo:

$$ \ begin {split} E_ {limit} & = 4000 \: \ textrm {W} \ cdot t \\ E_ {limit} & = 1.91089572 \: \ textrm {J} \ cdot \ ln \ izquierda (t \ derecha) +18 \: \ textrm {J} \ end {split} \ quad \ begin {split} & \ textrm {where} \ quad t \ le 100 \: \ mu \ textrm {s} \ \ & \ textrm {where} \ quad 100 \: \ mu \ textrm {s} \ le t \ le 10 \: \ textrm {s} \ end {split} $$

Este es un cálculo de punto caliente y es probable que solo sea suficiente para unas pocas veces la duración del gráfico, donde otros factores permiten que la disipación se estabilice a la potencia nominal. Solo muestran la curva saliendo a un segundo. Pero la ecuación anterior podría funcionar un poco más allá del final de esa curva. En cualquier caso, te da una idea.

Si hice el correcto integral, la energía suministrada a su R, por su circuito RC, es la siguiente función de tiempo:

$$ E_ {decaimiento} = \ frac {V_0 ^ 2 \ cdot C} {2} \ cdot \ left (1-e ^ {- \ cfrac {2 \ cdot t} {R \ cdot C}} \ derecha) $$

Si este valor supera \ $ E_ {límite} \ $ en cualquier momento, es posible que tenga un problema. Dado que estás midiendo hasta \ $ 40 \: \ textrm {A} \ $, voy a decir que tu \ $ V_0 = 132 \: \ textrm {V} \ $ para los propósitos anteriores. Entonces, si observa el caso de \ $ t = 100 \: \ mu \ textrm {s} \ $, obtendrá \ $ \ aproximadamente 462 \: \ textrm {mJ} \ $ que excede la curva de calificación que tiene. Para estar seguro, probablemente querrás estar sustancialmente debajo de esto, creo. No ha terminado.

La curva indica que, dado un poco más de tiempo, debería haber suficiente tiempo y, por lo tanto, no habrá problemas pendientes. Pero esto parece sugerir un problema de caso de esquina cuando se utiliza un solo dispositivo.

Supongo que estás usando dos de ellos y aún tienes problemas. (No estoy seguro de cómo se monta todo esto y eso también podría ser importante). En cualquier caso, si conecta el \ $ 1.65 \: \ Omega \ $ equivalente de resistencia emparejada, obtendrá \ $ 812 \: \ textrm { mJ} \ $ para ambos. El cual, dividido entre los dos, todavía excede la especificación (solo un poco).

Solo una nota agregada porque tuve que hacer una corrección a la primera ecuación anterior, para \ $ t \ lt 100 \: \ mu \ textrm {s} \ $. Acababa de hacerlo una constante antes, pero en realidad es una función del tiempo. ¿Menos tiempo? Menos energía entregada. La línea plana de la curva hace eso aparente. Simplemente no pude explicarlo en la ecuación.

Entonces, con la corrección, puede ver más fácilmente que, por un período de tiempo aún más pequeño, diga \ $ t = 10 \: \ mu \ textrm {s} \ $, que \ $ E_ {decay} \ $ suministros de ecuaciones (usando mi figura \ $ V_0 = 132 \: \ textrm {V} \ $ basada en la figura \ $ 40 \: \ textrm {A} \ $ que había escrito) por aproximadamente \ $ 100 \: \ textrm {mJ} \ $ de energía en \ $ 1.65 \: \ Omega \ $. Pero \ $ 4000 \: \ textrm {W} \ cdot 10 \: \ mu \ textrm {s} = 40 \: \ textrm {mJ} \ $ como límite por la curva. Así que la curva se supera con creces al considerar tiempos más cortos como este. Incluso usando \ $ V_0 = 100 \: \ textrm {V} \ $, obtengo \ $ 60 \: \ textrm {mJ} \ $ de energía en ese corto tiempo. Por lo tanto, todavía supera la especificación.

Puedo ver por qué tienes problemas.

Permite calcular el aumento de temperatura de un pulso, asumiendo que el calor permanece totalmente DENTRO de la resistencia. Si 5 grados cent, está bien, ¿verdad? Pero si el aumento de 5.000 grados Cent, su (ya se ha convertido en plasma) no está bien, ¿de acuerdo?

Necesitamos saber cuánto calor puede almacenar internamente la resistencia. Aquí hay un número útil: el calor específico del silicio (como el material puro, usado como obleas de silicio) es de 1.6 picoJoules por micrón cúbico por grado de grado centígrado.

Le permitiré convertir el tamaño de la resistencia en micrones, longitud, ancho, altura y calcular el volumen total. Suponga que la resistencia tiene una base de arcilla / cerámica sobre la cual se deposita la película de metal. El calor se genera en la película y fluye rápidamente hacia la base de silicio / arcilla / cerámica.

¿Cuáles son las constantes de tiempo? PRESTAR ATENCIÓN AQUÍ. Las constantes de tiempo para el flujo de calor NO son LINEALES con el tamaño. Las constantes de tiempo cambian según el cuadrado del tamaño.

Tamaño de la constante de tiempo del cubo de silicio

cubo de 1 metro 11,400 segundos

cubo de 10 cm 114 segundos

1cm cubo 1.14 segundos

cubo de 1 mm 0.014 segundos (14 milisegundos)                             que es aproximadamente del tamaño de las resistencias SMT

cubo de 100 micrones 114 microsegundos

cubo de 10 micrones 1.14 microsegundos

cubo de 1 micra 11.4 nanosegundos

cubo de 0,1 micras 114 picosegundos    (aproximadamente el grosor de la capa conductora de FETS

EDITAR En mi opinión, cuanto más gruesa es la región resistiva, más resistible es la resistencia. En películas delgadas, el calor tiene que fluir hacia la masa de arcilla / silicona. En una resistencia de composición de carbono, la mayor parte del cuerpo de la resistencia comprende la resistencia; El resultado es que el calor se genera a lo largo de la masa resitiva y explota bien toda la masa como un disipador de calor inmediato, porque el calor no tiene a dónde ir, excepto los cables. Con eso en mente, examina este diagrama:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Discutamos el almacenamiento de energía de una resistencia cúbica de 1 mm. Tienes un reto de almacenamiento de energía. A 1.000 micrones por lado, ese cubo tiene 1 billón de micrones cúbicos de volumen. Suponiendo que la resistencia completa ---- la región resistiva, el esmalte protector exterior y cualquier base interior de cerámica dura ---- tenga 1,6 picoJoules por cubicmicron por grado Cent, su capacidad de calor es

$$ 1billion cubicmicrons * 1.6 picoJoule / cubicmicron / degree Cent $$

o 1.6 miliJoule / grado Cent.

Su energía es de 20 amperios por resistencia (2 Rs en paralelo, cada una de 3.3) por 0.5milliSec. ¿Qué son los julios? P = I ^ 2 & * R = 20 * 20 * 3.3 * 0.0005 seg, o 1320 julios / segundo * 0.0005 = 0.65 julios.

Ahora divida 650 miliJoules / 1.6 miliJoule (para un volumen de cubo de 1 milímetro) y el aumento de temperatura es de 400 grados centígrados. La soldadura se derrite; El aluminio se arrastra.

Creo que debería haber usado 1.65 en lugar de 3.3 ohm en la fórmula que proporciona, $$ P = v ^ 2 / R \ frac {ti} {tp} = (100x100 / 1.65) \ text x 0.0005 / 1 = 3.03W $$ Como puede ver, esto muestra que necesita el doble de potencia. Además, la potencia máxima ahora sería, $$ p = I ^ 2R = 40x40x1.65 = 2,640 $$ Esto muestra que cada resistencia debe ser de al menos 1.5W, pero como está usando < fuertes> dos 3.3 ohmios incomparables resistencias, para estar seguro, debe hacer que cada resistencia lleve la carga completa. Por lo tanto, necesita cada resistencia 3.3 para poder disipar 3W .

EDITAR: las razones adicionales para duplicar la potencia nominal son: 1) cada resistencia interfiere con la capacidad de disipación de calor de la otra resistencia, 2) cada resistencia se convierte en un calentador , para la otra resistencia.