Propósito de 2 resistencias en serie en el divisor de voltaje

Por lo general, se realiza para cumplir con los requisitos de confiabilidad de seguridad.

Cuando se opera desde un alto voltaje peligroso, un circuito debe tener una protección de Punto Único de Fallo (SPOF) para cumplir con las aprobaciones de seguridad como CE. Específicamente, un voltaje peligroso generalmente es superior a 50 Vca o 120 VCC, pero el requisito se establece en las normas que deben aprobarse para el equipo. Ciertamente se aplica a tu 400 VDC aquí.

Diseñar para SPOF significa que el efecto de una falla de un solo componente tendrá que ser considerado en el circuito, para cada componente. Para SPOF, 'falla' significa que el componente falla en cortocircuito o circuito abierto. Los componentes no fallan todos de esta manera en la vida real, pero así es como se considera en SPOF. El circuito no debe causar más peligros, como incendios, daños a personas o sobrevaloración de otros componentes, cuando un solo componente falla de esta manera.

Considerando SPOF aquí, una resistencia de una sola serie de 400 V podría fallar un cortocircuito y entregar 400 V a través de la resistencia de 1 K y la salida. Por lo tanto, se utilizan dos resistencias en serie para la protección de nivel SPOF. Si uno falla el cortocircuito, el otro debe seguir funcionando ya que estamos considerando un solo punto de falla.

Cada resistencia sobreviviente debe estar clasificada para manejar el voltaje total y la potencia con la que tendría que lidiar. Entonces, aquí necesitaría resistencias de 1 M con capacidad para 400 V más la tolerancia de su suministro más un margen de seguridad (¿500 V o más?). Y la potencia nominal debe ser para la tensión de alimentación más alta de 400 V a través de una sola resistencia de 1 M y 1 K, con reducción de potencia. Así que veamos una disipación de 160 mW y utilicemos al menos una resistencia de 320 mW, por ejemplo. 1/2 W.

A continuación, si 1 K falla en circuito abierto, la impedancia de la fuente de 400 V a 2 M se entregará a su salida. Así que eso debe ser considerado también. Podría usar una segunda resistencia paralela y hacer ambas 2 K. Una falla de cualquiera de las cuatro resistencias que tiene ahora afectará el potencial voltaje de salida del divisor, por lo que debe permitirse. Si solo se está detectando la presencia de 400 V, los valores de resistencia adecuados permitirían que la salida conduzca un transistor NPN o un comparador de voltaje que funcionaría con cualquiera de los tres voltajes de salida causados por los tres posibles divisores (2M: 1K normalmente, 1M: 1K , 2M: 2K). Si está tratando de medir los 400 V, puede agregar un segundo y tercer circuito divisor idéntico y colocarlos a través de un circuito de votación mayoritario para identificar el voltaje correcto (dos de los tres voltajes casi iguales). Hay diferentes formas de hacer estas cosas, pero todas afectan el costo, el rendimiento, el espacio, etc., por lo que necesitan una consideración cuidadosa.

Puede que esta no sea la razón original por la que su circuito aquí tiene dos resistencias en serie, no conozco la aplicación ni sus requisitos. Pero es una razón por la que debería.

El diseño para confiabilidad, seguridad y EMC a menudo se olvidan en los diseños de circuitos sobre la función pura. Es un muy buen enfoque de diseño para considerar estos requisitos en la concepción de un circuito, no intente agregarlos más adelante.

La mayoría de las resistencias, especialmente las SMD (incluso las 1210 más grandes) no están clasificadas para 400V.

Una de las posibilidades es que usaron 2 en serie para dividir el requisito de voltaje.

Si bien existen resistencias de mayor calificación, hay otros factores que se deben considerar, como el costo, la disponibilidad, el tiempo adicional que se necesita para obtenerlos, un componente adicional para colocar en la máquina de recoger y colocar, etc. (es decir, la mayoría de las casas PCBA). tendrá 1M resistencias estándar, pero no es probable que las de alto voltaje). Entonces, considerando todo, puede ser más barato usar solo 2 estándares. También da más flexibilidad en caso de que los de alto voltaje se agoten, etc.

También tenga en cuenta que incluso si tiene 1210 resistencias que pueden tolerar 400 V, las tolerancias de fluencia de PCB pueden requerir distancias mayores que la resistencia en sí, por lo que necesita una resistencia más grande o más de una.

De this hoja de datos de Panasonic.

Deesta Vishay .

Si tiene una resistencia R de potencia nominal W, con voltaje V en ella, la potencia disipada en R sería \ $ V ^ 2 / R \ $. Si es más que la potencia nominal de la resistencia, debes pensar en otra opción. Una idea rápida sería utilizar dos resistencias R / 2 de potencia nominal similar W, en serie. La disipación total de energía sigue siendo la misma, pero individualmente disipan solo la mitad de la energía \ $ (V / 2) ^ 2 / (R / 2) = V ^ 2 / 2R \ $