Výkonové rezistory: Elektronické časti a funkcie

Tento článok vysvetľuje, ako tieto odpory fungujú, a obsahuje pohľad na rôzne typy odporov.

Základy výkonového rezistora

Výkon rozptýlený rezistorom možno nájsť pomocou prvého Jouleovho zákona (výkon = napätie x prúd). Rozptýlený výkon sa premieňa na teplo a zvyšuje teplotu odporu. Teplota rezistora neustále stúpa, až kým nedosiahne bod, kde teplo rozptýlené vzduchom, obvodovou doskou a okolitým prostredím vyrovnáva generované teplo.

V závislosti od požadovaného výkonu môže zariadenie potrebovať vysokovýkonný odpor, aby sa zabránilo prehriatiu. Udržiavanie nízkej teploty odporu je nevyhnutné na zvládnutie väčších prúdov bez degradácie alebo poškodenia.

Prevádzka výkonového odporu nad jeho menovitým výkonom a teplotou môže viesť k vážnym následkom, vrátane posunov v hodnote odporu, zníženej prevádzkovej životnosti, otvorených obvodov alebo elektrických požiarov. Aby sa predišlo takýmto poruchám, výkonové odpory sú často znížené na základe očakávaných prevádzkových podmienok.

Výkonové odpory sú zvyčajne väčšie ako ich náprotivky. Zväčšená veľkosť pomáha odvádzať teplo a často sa používa na poskytovanie možností montáže chladiče. Vysokovýkonné rezistory sú dostupné aj v baleniach spomaľujúcich horenie, aby sa znížilo riziko nebezpečného poruchového stavu.

Vysoký výkon vs. Nízkoenergetické rezistory

Väčšina elektronických aplikácií používa rezistory s nízkym výkonom, zvyčajne 1/8 wattu alebo menej. Aplikácie, ako sú napájacie zdroje, dynamické brzdy, konverzia energie, zosilňovače a ohrievače, však často vyžadujú vysokovýkonné odpory. Vo všeobecnosti sú vysokovýkonné odpory dimenzované na 1 watt alebo viac. Niektoré sú dostupné v rozsahu kilowattov.

Zníženie výkonu výkonového odporu

Výkon výkonových rezistorov je špecifikovaný pri teplote 25 °C. Keď sa teplota výkonového rezistora vyšplhá nad 25 C, výkon, ktorý rezistor bezpečne zvládne, začne klesať. Na prispôsobenie sa očakávaným prevádzkovým podmienkam výrobcovia poskytujú tabuľku zníženia výkonu. Táto tabuľka zníženia výkonu ukazuje, koľko energie môže rezistor zvládnuť, keď teplota rezistora stúpa.

Keďže 25 °C je typická izbová teplota a akýkoľvek výkon rozptýlený výkonovým odporom vytvára teplo, prevádzka výkonového odporu pri jeho menovitej úrovni výkonu je často náročná. Aby sa zohľadnil vplyv prevádzkovej teploty rezistora, výrobcovia poskytujú krivku znižovania výkonu, aby pomohli dizajnérom prispôsobiť sa obmedzeniam v reálnom svete. Najlepšie je použiť krivku zníženia výkonu ako usmernenie a zostať v navrhovanej prevádzkovej oblasti. Každý typ odporu má inú krivku zníženia výkonu a rôzne maximálne prevádzkové tolerancie.

Krivku znižovania výkonu rezistora môže ovplyvniť niekoľko vonkajších faktorov. Pridanie núteného chladenia vzduchom, chladiča alebo lepšieho uchytenia komponentov, ktoré pomáhajú odvádzať teplo generované odporom, umožňuje zvládnuť väčší výkon a udržiavať nižšiu teplotu. Proti chladeniu však pôsobia aj iné faktory, ako napríklad kryt, ktorý udržiava teplo vznikajúce vo vnútri okolité prostredie, blízke komponenty generujúce teplo a faktory prostredia, ako je vlhkosť a nadmorská výška.

Typy vysokovýkonných rezistorov

Každý typ výkonového odporu ponúka rôzne možnosti pre iné rezistorové aplikácie. Napríklad drôtové rezistory sa dodávajú v rôznych formách, vrátane povrchových, radiálnych, axiálnych a šasi pre optimálny odvod tepla. Neindukčné drôtové odpory sú dostupné aj pre aplikácie s vysokým impulzným výkonom. Pre aplikácie s veľmi vysokým výkonom, ako je dynamické brzdenie, sú ideálne odpory z nichrómového drôtu, najmä ak sa očakáva zaťaženie stoviek alebo tisícok wattov. Ako vykurovacie telesá možno použiť aj nichromové drôtové odpory.

Bežné typy rezistorov zahŕňajú:

• Drôtové odpory
• Cementové odpory
• Filmové rezistory
• Kovový film
• Uhlíkový kompozit
• Nichrómový drôt

Rôzne typy rezistorov môžu mať rôzne tvarové faktory, ako napríklad:

• DPAK odpory
• Rezistory pre montáž do šasi
• Radiálne (stojaté) odpory
• Axiálne odpory
• Rezistory pre povrchovú montáž
• Rezistory s priechodným otvorom