Finalidade de 2 resistores seriais no divisor de tensão

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No esquema / imagem abaixo, qual é o objetivo de 2 resistores seriais para divisor de tensão? Temperatura, fuga térmica, ações, preços ou algo mais?

Obrigado.

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab

Ugur Baki
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Respostas:

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Normalmente, isso é feito para atender aos requisitos de confiabilidade de segurança.

Ao operar a partir de uma alta tensão perigosa, um circuito precisa ter proteção de ponto único de falha (SPOF) para atender às aprovações de segurança, como CE. Especificamente, uma voltagem perigosa é geralmente superior a 50 Vac ou 120 VDC, mas o requisito está estabelecido nos padrões nos quais o equipamento deve ser aprovado. Isso certamente se aplica aos seus 400 VCC aqui.

Projetar para o SPOF significa que o efeito de uma falha de um único componente terá no circuito precisa ser considerado, para cada componente. Para SPOF, 'falha' significa que o componente falha em curto-circuito ou circuito aberto. Os componentes nem todos falham dessa maneira na vida real, mas é assim que é considerado no SPOF. O circuito não deve causar outros perigos, como incêndio, danos a pessoas ou super classificação de outros componentes, quando um único componente falhar dessa maneira.

Considerando o SPOF aqui, um resistor de série única de 400 V pode falhar em curto-circuito e fornecer 400 V no resistor de 1 K e na saída. Portanto, são utilizados dois resistores em série, para proteção no nível SPOF. Se um falhar em curto-circuito, o outro ainda deverá estar funcionando, pois estamos considerando um único ponto de falha.

Cada resistor sobrevivente deve ser classificado de acordo com a tensão e potência total com as quais teria de lidar. Portanto, aqui você precisaria de resistores de 1 M classificados para 400 V, mais a tolerância de sua fonte, mais uma margem de segurança (500 V ou superior?). E a potência precisa ser a mais alta tensão de alimentação de 400 V através de um único resistor de 1 M e 1 K, com redução de potência. Então, vamos olhar para dissipação de 160 mW e usar pelo menos um resistor de 320 mW, por exemplo, 1/2 W.

Em seguida, se 1 K falhar em circuito aberto, a impedância da fonte de 400 V a 2 M será entregue à sua saída. Portanto, isso precisa ser considerado também. Você pode usar um segundo resistor paralelo e fazer ambos os 2 K. Uma falha de qualquer um dos quatro resistores que você tem agora afetará a tensão de saída do divisor em potencial, de modo que isso deve ser permitido. Se apenas detectar a presença de 400 V, valores de resistores adequados permitiriam à saída acionar um transistor NPN ou comparador de tensão que funcionasse com qualquer uma das três tensões de saída causadas pelos três divisores possíveis (2M: 1K normalmente, 1M: 1K , 2M: 2K). Se você estiver tentando medir os 400 V, poderá adicionar um segundo e terceiro circuitos divisores idênticos e colocá-los em um circuito de votação majoritária para identificar a voltagem correta (duas das três voltagens quase a mesma).

Este pode não ser o motivo original pelo qual seu circuito aqui possui dois resistores em série; não conheço a aplicação nem seus requisitos. Mas é uma razão pela qual deveria.

Os projetos de confiabilidade, segurança e EMC costumam ser esquecidos nos projetos de circuitos por pura função. É uma abordagem de projeto muito boa considerar esses requisitos na própria concepção de um circuito, e não tentar adicioná-los mais tarde.

TonyM
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Talvez seja porque nunca trabalhei com circuitos de alta tensão (muito menos criei um) que acho isso realmente contra-intuitivo, mas estou entendendo sua resposta corretamente, mesmo que o design de circuitos dessa maneira diminua o MTBF, isso é feito para que, quando uma falha ocorre, não é tão perigoso em termos de incêndio ou riscos de arco?
precisa saber é o seguinte
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@ user3052786, comentários interessantes, mas é um objetivo diferente. O MTBF está examinando as chances de uma falha: a confiabilidade da função. Isso está examinando as consequências de uma falha: a confiabilidade da segurança, não da função. Leia também sobre redundância dupla e tripla para componentes / sistemas, que vale a pena aprender. Embora muito menos aplicações gerais e domésticos, você vai se sentir melhor sobre o vôo :-)
TonyM
Certo, vejo que existem prioridades diferentes, quis perguntar se isso está intencionalmente sacrificando a confiabilidade da função para mitigar as consequências de uma falha. Porque me parece que usar dois resistores como neste caso aumentaria a probabilidade de falha (como na função prejudicada), porque é outro componente que pode falhar.
precisa saber é o seguinte
Mas mesmo que falhe e falhe em curto-circuito (o que eu nunca vi, mas como já disse, não fui exposto a muitos projetos de alta potência), a carga repentinamente inexistente não dispara uma cadeia de falhas potencialmente catastrófica nos componentes a jusante, porque o outro resistor possui espaço suficiente para dissipação de calor para lidar com a corrente mais alta?
precisa saber é o seguinte
@TonyM: a proteção SPOF às vezes também é classificada como design "à prova de falhas". Isso significa que, na causa de qualquer falha, o design cai em um estado não perigoso. Outro exemplo típico para o projeto à prova de falhas é sobre definições de nível lógico para sinais de alarme: ou seja, sinais baixos ativos para detectar um fio cortado como alarme ou sinais altos ativos para detectar um curto-circuito como alarme.
boink
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A maioria dos resistores, especialmente SMD (1210 ainda maiores), não são classificados para 400V.

Portanto, uma das possibilidades é que eles usaram 2 em série para dividir o requisito de tensão.

Embora existam resistores de classificação mais alta, existem outros fatores a serem considerados, como custo, disponibilidade, tempo extra necessário para obtê-los, um componente extra para colocar na máquina de escolher e colocar, etc. (ou seja, a maioria das casas PCBA terá 1M resistores padrão, mas provavelmente os de alta tensão). Portanto, considerando tudo, pode ser mais barato usar apenas dois padrões. Também oferece mais flexibilidade, caso os de alta tensão se esgotem, etc.

Considere também que, mesmo que você tenha 1210 resistores que podem tolerar 400V, as tolerâncias de fluência da placa de circuito impresso podem exigir distâncias maiores que o próprio resistor, portanto, é necessário um resistor maior ou mais de um.

insira a descrição da imagem aqui

A partir desta folha de dados da Panasonic.

insira a descrição da imagem aqui

A partir desta folha de dados Vishay .

Wesley Lee
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Você já viu essas planilhas de dados? Você pode 700V para 1206 e 1000V para 1210? vishay.com/docs/49876/_tnpve3_vmn-pt0447-1504.pdf vishay.com/docs/28881/tnpve3.pdf
Ugur Baki
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Esses são resistores bastante específicos, eu nunca disse que eles não existem. Menciono "a maioria" na minha resposta especificamente devido a isso. Na maioria das vezes, é mais fácil usar 2 ou 3 resistores disponíveis "normalmente" do que fornecer fontes de alta tensão (então você tem tolerâncias de fluência e distância da placa de circuito impresso, independentemente da tolerância do dispositivo). De qualquer forma, como não há muito mais informações sobre o circuito / contexto, além do fato de ser um divisor de tensão / filtro RC, é muito difícil especular além disso.
Wesley Lee
Meu argumento é que a maioria dos engenheiros ou fábricas fab terá resistores de 1 milhão com classificações padrão em estoque. Se você deseja os de alta tensão, precisará fazer um pedido específico, um novo rolo para montar na máquina de escolher e colocar, etc etc
Wesley Lee
Obrigado pela sua atenção. Por favor, verifique estes links. O primeiro é 1Mohm e o segundo é 2Mohm . Mesmo preço e mesmo pacote. É possível usar 2Mohm para esta aplicação nas mesmas condições? digikey.com/product-detail/en/vishay-dale/TNPV12101M00BEEN/… digikey.com/product-detail/en/vishay-dale/TNPV12102M00BEEN/…
Ugur Baki
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@ UgurBaki - outro fator a considerar são as distâncias de folga / fuga de PCB (elas são um pouco diferentes). Os pacotes 1206/1210 parecem ter 2 mm entre os eletrodos de solda, o que é um pouco próximo demais para 400VDC e pode não ser seguro.
Wesley Lee
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V2/R(V/2)2/(R/2)=V2/2R

Mitu Raj
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Essa é a resposta mais simples (e provavelmente correta). Os resistores de 2x1M a 1 / 3W podem dissipar com segurança até 2 / 3W, que em até 400V é 1,6mA, contra 1 / 3W por resistor para 0,8mA máx a 400V. Mesmo se a carga for <0.8mA, eles podem ser o planejamento para as correntes de pico (inrush, impulso, etc)
Doktor J