Usando resistores em sua potência nominal

Uma película de metal padrão 1% banhado a através do furo (PTH) resistor é geralmente avaliado em 250 mW. Sob quais condições ele pode lidar com esse poder? São necessárias precauções especiais de montagem ou a montagem plana em uma placa de circuito impresso, com traços de 0,5 mm?

Um resistor alcançará um equilíbrio térmico quando a energia dissipada for igual à energia drenada para o ambiente. Para drenar o calor do ambiente, a temperatura do resistor deve ser maior que a do ambiente; quanto maior a diferença de temperatura, mais calor fluirá. Assim, o resistor pode dissipar mais energia em baixas temperaturas do ambiente. A potência nominal pode ser especificada a 25 ° C e diminuir a temperaturas mais altas. Esses resistores de chip de filme espesso são reduzidos apenas a 70 ° C, como mostra o gráfico a seguir:

Portanto, um 100mW 0603 ainda pode dissipar esses 100mW a 70 ° C, mas não deve dissipar mais de 50mW a 100 ° C de temperatura ambiente.

A folha de dados não fornece sugestões para o layout de cobre (padrões de terreno e larguras de traços) que influenciarão o calor conduzido. (A convecção será baixa para SMDs e a radiação quase zero; a temperatura é muito baixa para isso.) Pode ser tentador ter muito cobre conectado a um bloco, mas certifique-se de que isso não cause problemas na solda.

Você pode encontrar o termo 'desclassificação' nessa situação. Por exemplo, um resistor de 250mW embutido em um projeto para dissipir 200mW é reduzido em 50mW. Geralmente, você deixa pelo menos uma pequena margem porque a resistência real de um resistor pode se afastar do valor declarado quando ficar muito quente e geralmente ficará consideravelmente aquecida se você o operar com a potência máxima especificada.

A quantidade de desclassificação necessária em um projeto tem tudo a ver com o arranjo físico do circuito; seu gabinete, se houver fluxo de ar (ou algum outro líquido de refrigeração), quão próximos os componentes estão e, é claro, a dissipação de energia esperada de todas as outras partes do circuito também. Isso é comumente chamado de 'análise térmica'.

A resposta real está na folha de dados, é claro, mas geralmente a classificação de potência desse resistor é para ar parado a uma temperatura especificada, geralmente 25 ° C.

Você pode usar o resistor na sua potência nominal apenas se puder garantir as condições. Por exemplo, se este é um quadro aberto em uma situação de escritório, provavelmente é possível. Se estiver em uma pequena caixa fechada ou se houver outras coisas dissipando uma potência significativa na mesma caixa, provavelmente você não poderá atender às especificações de 25 ° C. Se a caixa tiver um ventilador e for usada em um ambiente de escritório, você provavelmente poderá.

Se o circuito tiver que trabalhar ao ar livre sem nenhum resfriamento ativo, você não poderá garantir a especificação de 25 ° C. Nesse caso, é necessário consultar a folha de dados novamente e ver quanto você deve reduzir a especificação de energia. A folha de dados deve fornecer uma curva ou equação de redução, como redução de 2 mW por grau C, por exemplo. Digamos que esta unidade precise trabalhar em qualquer lugar ao ar livre, portanto, é possível imaginar temperaturas do ar de até 125 ° F, que chegam a 52 ° C. Agora adicione o que quer que o aumento de temperatura esteja na caixa em comparação com o exterior devido à dissipação. Digamos que sejam outros 10 ° C, então agora o resistor pode ver até 62 ° C. Adicione um pouco mais para se sentar ao sol, então talvez chamemos de 75 ° C. Então agora você tem um aumento de 75 ° C - 25 ° C = 50 ° C acima do nível de especificação de potência total. A 2 mW por ° C, isso significa que você deve reduzir a capacidade de potência do resistor em 100 mW. Portanto, neste exemplo (acabei de compor esses números, consulte a folha de dados para os valores reais) um resistor de "1/4 Watt" pode ser usado apenas a 150 mW.

Além de todas as boas respostas, quando você obtém um valor aceitável de energia, diminua-o um pouco mais se você se importa com a vida.

Os valores de dissipação para componentes SMD geralmente têm uma ou mais notas relacionadas. Estes podem dizer, por exemplo,
1. "ar livre" / 2. montado em uma placa FR4 de dupla face com pelo menos 4 centímetros quadrados de cobre / 3. quando resfriado pela saída da barragem de Boulder no meio do inverno ou similar. O afundamento de calor em traços de cobre de 0,5 mm e plano na placa de circuito impresso é provavelmente o pior cenário para resfriamento. A redução de uma fração do valor calculado depois que outros fatores são considerados "provavelmente é sábio".

Executar qualquer componente termicamente "no limite" é passível de tornar seus dias menos longos na face da terra.

Normalmente, correr com 50% do valor máximo permitido em uma determinada situação não é um grande problema. Se você precisar rodar com a máxima dissipação, pergunte a si mesmo se tem certeza de que esse é realmente o máximo máximo que jamais verá.