電阻在電路中承擔著很多不同的功能,電阻器承擔著限流、分壓、匹配電阻等功能,由于電阻是耗能器件,當流過電阻的電流較大時,電阻器在工作過程中會會因電流通過而產生熱量,導致溫度上升,溫度的上升會影響電阻性能和壽命。那么如何評估電阻的溫升呢?兩條路徑,理論計算和試驗測試,理論計算是電路設計的依據,而試驗測試完成了電路設計的閉環驗證,因此,合格的硬件工程師需要掌握如何準確計算電阻器的溫升。
1 電阻溫升的理論計算方式1
針對電阻的溫升評估方式,電阻廠家一般在規格書中提供了電阻的溫升計算所需的相關信息,以KOA的貼片電阻為例,規格書中給出了電阻溫升和實際功率/額定功率占比之間的一個關系曲線,我們可以很方便地根據曲線來直接確定相應的電阻溫升。
舉個例子,如果我們選定的電阻系列是1J,阻值是10Ω,對應的電阻額定功率是0.2W,流經電阻的電流是0.1A,那么電阻是實際工作功率:P=0.1A*0.1A*10Ω=0.1W。
0.1W/0.2W=50%。
對應溫升曲線的橫坐標就是50%,通過讀圖可以確定縱坐標溫升是20℃左右,如果產品的最大環境溫度是70℃,那么電阻的最終溫度就是90℃,這樣就能簡單通過理論計算評估電阻的溫度是否超過了電阻規格書規定的溫度范圍。
2 電阻溫升的理論計算方式2
有些電阻廠家沒有在規格書中提供電阻溫升和實際功率/額定功率占比曲線,但是會提供電阻的熱阻值,這種情況應該怎么計算呢?以下圖中某廠家的電阻規格書為例,規格書中給出了熱阻(K/W)參數,通過這個參數就可以計算電阻的溫升,溫升=功率*熱阻;
舉個例子,如果我們選定的電阻阻值是100Ω,熱阻是15K/W,流經電阻的電流是0.1A,那么電阻是實際工作功率:P=0.1A*0.1A*100Ω=1W。那么電阻的溫升為:
溫升=1W*15K/W=15℃。
如果產品的最大環境溫度是70℃,那么電阻的最終溫度就是85℃。
3 總結
通過上面的介紹我們掌握了兩種電阻溫升的計算方法,需要注意的是,不管是哪種方法,都是廠家在特定的PCBA環境下給出的曲線或熱阻值,所以和我們自己設計的PCBA肯定會有差異,換句話說就是通過計算算出的溫升值只能參考,當然我們可以通過溫升測試來校驗我們的理論計算,進而通過結果對比優化計算參數,這樣可以提高理論計算的精度。