Wat te weten
- Vermogensweerstanden worden in de elektronica gebruikt om energie te dissiperen door de stroom en spanning te regelen.
- Het vermogen van een weerstand bepa alt hoeveel vermogen een weerstand veilig aankan voordat deze blijvende schade begint op te lopen.
- De meeste elektronische toepassingen gebruiken weerstanden met een laag vermogen, meestal 1/8e watt of minder. Krachtige weerstanden hebben een vermogen van 1 watt of beter, inclusief kilowattbereik.
Dit artikel legt uit hoe deze weerstanden werken en bevat een blik op verschillende soorten weerstanden.
Stroomweerstand Basis
Het vermogen dat door een weerstand wordt gedissipeerd, kan worden gevonden met behulp van de eerste wet van Joule (vermogen=spanning x stroom). Het gedissipeerde vermogen wordt omgezet in warmte en verhoogt de temperatuur van de weerstand. De temperatuur van een weerstand blijft stijgen totdat deze een punt bereikt waarop de warmte die door de lucht, de printplaat en de omgeving wordt afgevoerd, de gegenereerde warmte in evenwicht houdt.
Afhankelijk van het vereiste wattage kan een apparaat een krachtige weerstand nodig hebben om oververhitting te voorkomen. Het is nodig om de temperatuur van een weerstand laag te houden om grotere stromen aan te kunnen zonder degradatie of schade.
Het gebruik van een vermogensweerstand boven het nominale vermogen en de nominale temperatuur kan ernstige gevolgen hebben, waaronder verschuivingen in weerstandswaarde, kortere levensduur, open circuits of elektrische branden. Om dergelijke storingen te voorkomen, worden vermogensweerstanden vaak afgesteld op basis van verwachte bedrijfsomstandigheden.
Power weerstanden zijn meestal groter dan hun tegenhanger componenten. Het grotere formaat helpt bij het afvoeren van warmte en wordt vaak gebruikt om montagemogelijkheden voor koellichamen te bieden. Krachtige weerstanden zijn ook verkrijgbaar in vlamvertragende verpakkingen om het risico op een gevaarlijke storing te verminderen.
Bottom Line
De meeste elektronische toepassingen gebruiken weerstanden met een laag vermogen, meestal 1/8e watt of minder. Toepassingen zoals voedingen, dynamische remmen, stroomconversie, versterkers en verwarmingen vereisen echter vaak krachtige weerstanden. Over het algemeen hebben hoogvermogenweerstanden een vermogen van 1 watt of meer. Sommige zijn beschikbaar in het kilowattbereik.
Vermogensweerstand Derating
Het wattage van vermogensweerstanden is gespecificeerd bij een temperatuur van 25C. Naarmate de temperatuur van een vermogensweerstand boven de 25C stijgt, begint het vermogen dat de weerstand veilig aankan, te dalen. Om aan te passen aan de verwachte bedrijfsomstandigheden, bieden fabrikanten een derating-grafiek. Deze reductietabel laat zien hoeveel vermogen de weerstand aankan als de temperatuur van de weerstand stijgt.
Aangezien 25C de typische kamertemperatuur is en elk vermogen dat wordt afgevoerd door een vermogensweerstand warmte genereert, is het vaak moeilijk om een vermogensweerstand op het nominale vermogen te laten werken. Om rekening te houden met de impact van de bedrijfstemperatuur van de weerstand, bieden fabrikanten een vermogensreductiecurve om ontwerpers te helpen bij het aanpassen van beperkingen in de echte wereld. Het is het beste om de vermogensreductiecurve als richtlijn te gebruiken en binnen het voorgestelde werkgebied te blijven. Elk type weerstand heeft een andere declasseringscurve en verschillende maximale bedrijfstoleranties.
Verschillende externe factoren kunnen de vermogensreductiecurve van een weerstand beïnvloeden. Door geforceerde luchtkoeling, een koellichaam of een betere componentmontage toe te voegen om de door de weerstand gegenereerde warmte af te voeren, kan deze meer vermogen verwerken en een lagere temperatuur handhaven. Andere factoren werken echter de koeling tegen, zoals de behuizing die de warmte in de omgeving vasthoudt, nabijgelegen warmtegenererende componenten en omgevingsfactoren zoals vochtigheid en hoogte.
Soorten krachtige weerstanden
Elk type vermogensweerstand biedt verschillende mogelijkheden voor verschillende weerstandstoepassingen. Draadgewonden weerstanden zijn er bijvoorbeeld in verschillende vormfactoren, waaronder ontwerpen voor opbouwmontage, radiale, axiale en chassismontage voor optimale warmteafvoer. Niet-inductieve draadgewonden weerstanden zijn ook beschikbaar voor toepassingen met hoog gepulseerd vermogen. Voor toepassingen met zeer hoog vermogen, zoals dynamisch remmen, zijn nichrome draadweerstanden ideaal, vooral wanneer de belasting naar verwachting honderden of duizenden watt zal zijn. Nichrome draadweerstanden kunnen ook als verwarmingselementen worden gebruikt.
Veelvoorkomende soorten weerstanden zijn onder meer:
- Draadgewonden weerstanden
- Cementweerstanden
- Filmweerstanden
- Metaalfilm
- Koolstofcomposiet
- Nichrome draad
Verschillende weerstandstypes kunnen in verschillende vormfactoren voorkomen, zoals:
- DPAK-weerstanden
- Onderstel-gemonteerde weerstanden
- Radial (staande) weerstanden
- Axiale weerstanden
- Opbouwweerstanden
- Through-hole weerstanden
