Vermogensweerstanden: elektronische onderdelen en functies

In dit artikel wordt uitgelegd hoe deze weerstanden werken en wordt een blik geworpen op verschillende soorten weerstanden.

Basisprincipes van vermogensweerstand

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 benodigde wattage kan een apparaat een hoogvermogenweerstand nodig hebben om oververhitting te voorkomen. Het laag houden van de temperatuur van een weerstand is nodig 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 de weerstandswaarde, een kortere levensduur, open circuits of elektrische branden. Om dergelijke storingen te voorkomen, worden vermogensweerstanden vaak afgesteld op basis van verwachte bedrijfsomstandigheden.

Vermogensweerstanden zijn meestal groter dan hun tegenhangercomponenten. Het grotere formaat helpt bij het afvoeren van warmte en wordt vaak gebruikt om montagemogelijkheden te bieden voor: koellichamen. Krachtige weerstanden zijn ook verkrijgbaar in vlamvertragende verpakkingen om het risico op een gevaarlijke storing te verminderen.

Hoog vermogen vs. Weerstanden met laag vermogen

De meeste elektronicatoepassingen 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 krachtige weerstanden een vermogen van 1 watt of meer. Sommige zijn beschikbaar in het kilowatt-bereik.

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 deratingcurve 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 warmte die door de weerstand wordt gegenereerd af te voeren, kan deze meer vermogen aan en een lagere temperatuur handhaven. Er zijn echter andere factoren die de koeling tegenwerken, zoals de behuizing die de warmte in de ruimte vasthoudt omgeving, nabijgelegen warmtegenererende componenten en omgevingsfactoren zoals vochtigheid en hoogte.

Soorten krachtige weerstanden

Elk type vermogensweerstand biedt verschillende mogelijkheden voor verschillende weerstand toepassingen:. Draadgewonden weerstanden zijn er bijvoorbeeld in verschillende vormfactoren, waaronder ontwerpen voor oppervlaktemontage, radiale, axiale en chassismontage voor optimale warmteafvoer. Niet-inductief 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.

Veel voorkomende soorten weerstanden zijn onder meer:

• Draadgewonden weerstanden:
• Cementweerstanden
• Filmweerstanden:
• Metaalfilm
• Koolstofcomposiet
• Nichrome draad

Verschillende soorten weerstanden kunnen in verschillende vormfactoren voorkomen, zoals:

• DPAK-weerstanden
• Op chassis gemonteerde weerstanden
• Radiale (staande) weerstanden
• Axiale weerstanden:
• Opbouwweerstanden
• Doorlopende weerstanden