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深入了解電阻的“功率”

信息來源:思科奇電子 發(fā)布時間:2021-12-08 瀏覽次數(shù):

  電阻器作為一個實體物質(zhì),其所能承受的熱量是有限的;超過其限度,阻值會發(fā)生較大的變化,甚至開路。

  電阻器的額定功率:指電阻在正常氣候條件下(如大氣壓、環(huán)境溫度等),長時間連續(xù)安全工作可耗散或可承受的最大功率。一般我們?nèi)?0℃靜止自由空氣中為額定功率的最大工作溫度點,電阻額定功率記為P70。電阻實際使用時,需要留有一定的功率余量,建議為額定功率的一半。
  我們注意到電阻的額定功率建立在確定的環(huán)境條件和在長時間連續(xù)安全工作的基礎上。在這個過程中,電阻存在發(fā)熱和散熱兩種變化,最終電阻會達到一個熱平衡,并在其電阻體上建立起恒定的表面溫度。該表面溫度高于環(huán)境溫度,并在電阻體可接受的范圍內(nèi)(即阻值波動在允許范圍內(nèi))。額定功率就是這么一個單位時間內(nèi)的熱臨界值;超過額定功率,那么熱平衡時,電阻體上的表面溫度就超出電阻可接受的范圍。
  如果我們能影響電阻的發(fā)熱與散熱能力,就能改變電阻的額定功率。電阻的額定功率取決于電阻的幾何尺寸、電阻材料的允許溫度、基板的熱導率、環(huán)境條件等。電阻尺寸越大、電阻材料耐受能力越強、基板的熱導率越高,環(huán)境溫度越低或有空氣流動,那么電阻的功率就越大。另外,可以通過安裝散熱器來改善電阻器的散熱能力。當環(huán)境溫度超過70℃額定功率最大工作溫度點,散熱空間被壓縮,那么電阻也必須減少發(fā)熱量,即降額。當環(huán)境溫度接近電阻器允許溫度時,此時如果再施加功率,電阻器的熱量將無法正常散出,可能導致電阻燒毀。因此電阻長時間連續(xù)工作時,必須參照降功耗曲線。
  短時間內(nèi),電阻的溫度可以高于其允許溫度;為了測試其耐受能力,我們通常會施加2-10倍的功率,持續(xù)5s,即短時過載測試,考驗電阻的過載能力。
  除了額定功率外,電阻在使用過程中,會碰到單個脈沖,或者是周期性脈沖的情形。為了更好描述此過程,我們引入電阻“最大脈沖功率”概念。
  電阻最大脈沖功率:電阻工作時所能承受的最大瞬間電壓,記作Ppulse;一般Ppulse要遠遠大于P70。
  在很多情況下,經(jīng)過電阻的瞬間電壓非常大,持續(xù)時間卻很短,即電阻產(chǎn)生的熱量非常小。對于單個脈沖來說,單次發(fā)熱時間很短,散熱時間卻是無窮長的,即單個脈沖的平均功率非常小,但是峰值功率卻很大。這個瞬間的微小熱量具有足夠大的熱能量密度來損壞電阻,使得阻值發(fā)生劇烈變化。
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