我們常見的特種大功率電阻器有:高壓電阻器、一般陶瓷管線繞電阻器、鋁外殼線繞電阻器、平面無感膜式電阻器等。這里只說部分產品。
有時候客戶說你這個小電阻怎么那么大功率?一個小小的平面無感膜式電阻器或鋁外殼線繞電阻器標稱 400W,其實這是因為這個電阻器在系統中配備了水冷的散熱方式,安裝在了散熱板上,而散熱下通過循環水將熱量帶走,所以標稱功率比較大。
我們一般的陶瓷管線繞電阻器和高壓電阻器都是風冷散熱,所以功率都標稱不是很大。而高壓電阻器可以直接在油中使用,這樣它的性能會有些增強。而有的高壓電阻器可以水冷散熱,由循環水經過管道內部或直接放在水里使用,這樣功率會有很大的提高。電阻器功率甚至達到幾十千瓦。
大功率電阻器應用電路 PCB 板中如何處理散熱問題:
電路 PCB 板設計電路的時候,在每個位置上都會設計各種功率的電子元器件。在很多電路設計中大功率電阻器的使用顯的非常重要,在很多工程師進行電路設計和布局的時候,由于大功率電子元器件種類比較多,如何準確安放這些產品才能保證電路散熱正常,而不導致其他電子元器件燒毀。列如硅橫向擴散金屬氧化物半導體晶體管和氮化擦場效應晶體管的功率電平的日益增加,當安裝在精心設計的放大器電路中時,它們也將受到連接器等元件甚至印刷電路板 PCB 材料的功率處理能力的限制。
當電流流過電路時,部分電能將被轉換成熱能。處理足夠大電流的電路將發熱,特別是在大功率電阻使用數量較高的地方,如何分立電阻和提高電阻的散熱效果。對電路或系統設定功率極限的基本思路,通常是利用低工作溫度防止任何可能損壞電路或系統中元件或材料的溫升,例如印刷電路板中使用的介電材料。電流 / 熱量流經電路時發生中斷,例如松散的或虛焊連接器,也可能導致熱量的不連續性或熱點,進而引起損壞或可靠性問題。溫度效應,包括不同材料間熱膨脹系數(CTE)的不同,也可能導致高頻電路和系統中發生可靠性問題。
電路中的熱量總是從更高溫度的區域流向較低溫度的區域,工程師可以將大功率電路中產生的熱量傳離發熱源,如晶體管或大功率電阻器。從熱源開始的散熱路徑應該包括由能夠疏通或耗散熱量的材料組成的目的地,比如金屬接地層或散熱器,任何電路或系統的熱管理只有在設計周期一開始就考慮才能最佳地實現。
在電路設計的時候,一般用熱導率來比較用于管理射頻、微波電路熱量的材料性能,這個指標用每米材料每一度施加的功率來衡量。對于高頻電路來說這些材料最重要的一個因素是 PCB 疊層,這些疊層一般具有較低的熱導率。比如低成本高頻電路中經常使用的 FR4 疊層材料,它們的典型熱導率只有 0.25W/mK。
以上這些都是電路 PCB 板設計需要考慮的因素,正確處理大功率電阻器散熱問題可以有效的減少電阻器的損壞,同時也可以減少其他電子元器件的燒毀,作為電路設計人員更應該重視大功率電阻類型的電子元器件,正確的規避散熱問題可以有效的解決電路安全隱患。
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