抵抗器の宣伝されている仕様は、理想的な条件下で測定される傾向があります。 周囲温度が高い、近隣のコンポーネントが非効率であるなどの実際の環境要因により、コンポーネントの効率が低下したり、電力を放散できなくなったりする可能性があります。私たちはこの切断を「ディレーティング」と呼んでいます。これは、環境条件の結果として、文字通り最適定格よりも低い定格で設計する必要があるためです。
抵抗器の電力定格に関する考慮事項
電子機器に使用される抵抗器 は、正の熱係数が非常に低い材料で作られているため、安価な抵抗器でも、1 ℃ あたりの抵抗の変化は数百ppm程度にとどまります。ほとんどの抵抗器の抵抗許容差は1 ～ 10% であることを考慮すると、熱による抵抗のこの変動は、許容差仕様内で許容される変動と比較すると無視できるほど小さいと言えます。
抵抗器で問題となるのは、 電力 定格です。1ワット定格の100オームの抵抗器があるとします。この1ワットの定格は、室温とみなされる25 ℃ で測定されていると考えられます。一般的な抵抗器の電力曲線は、約70度を超えると急激に低下し始め、200度に達する前に軸に達することがよくあります。「1ワット」の抵抗器は、100度Cで0.5ワットしか処理できず、回路に障害を引き起こす可能性があります。
さて、100度Cは暑いです。それは沸騰したお湯ほど熱いです。沸騰水温度の回路を設計する頻度はどれくらいですか?まあ、心配しなければならない温度は周囲温度ではなく、抵抗器本体の最も熱い部分です。小さなパッケージから1/8ワットでも電力を消費する平面表面実装抵抗器の場合、熱くなる可能性があります。これを、簡単に150度に達する大きな電源スイッチャーや高輝度LED の反対側のPCBに配置すると、心配する必要があるホット スポットが簡単に発生することがわかります。
実際の抵抗器のディレーティング
説明するよりも実際に見たほうがよいこともありますので、実際の例で何が起こるかを正確に示します。表面実装抵抗器 ボードにホットスポットが発生するのが最も一般的な故障モードですが、あまり目立たないので、周囲の空気を加熱します。 スルーホール抵抗器 ヒートガンを使用します。
当社の抵抗器は、1% の許容誤差で100オームの定格、1度Cあたり100 ppmの温度係数、および1/4ワットの電力定格を備えています。これは決して最も安い抵抗器ではありませんが、1個あたり約5セントで、仕様もかなり優れています。
それを私たちの DC電源 制限を50mAに設定します。電力は電流の二乗にインピーダンスを掛けたものなので、50mA × 50mA × 100オームは1/4ワットとなり、これはまさに当社の抵抗器の仕様と一致します。これは最大動作温度が155度であると主張していますが、ディレーティング曲線を見ると、文字通りx軸に当たる部分です。約70度から、処理できる電力がだんだん少なくなります。
図を完成させるために、抵抗器本体の下と横に熱電対を設置し、さらに参考のために周囲の空気中にも熱電対を設置しました。私も マルチメーター 抵抗器が加熱されると抵抗にどのような変化が見られるかを表示します。熱風リワークガンを使用して抵抗器に熱ストレスを加えます。
まず抵抗を測定して、宣伝されている仕様の1% 以内であることを確認します。ここまでは順調です。おそらくケーブルと接続部の抵抗が見られると思いますが、これが50オームなどになると確実に気付くでしょう。ここで、電源をオンにして、抵抗器に1/4ワットの電力を流し始め、数分間温度が安定するのを待ちます。
結果とその後
すでに触ると温かいくらい、50℃で安定しているようです。同じボード上に電力を大量に消費するコンポーネントがあると、誤って危険ゾーンに入ってしまう可能性がいかに高いかは想像に難くありません。ここで、空気を約300度に設定し、抵抗器本体から約1インチまたは2インチ離して保持し、周囲の空気全体をある程度均一に加熱します。環境が温まるにつれて電圧と体温に何が起こるか観察します。
定格電力を超えて抵抗器にストレスを与えることもできますが、これは明らかに設計ミスです。このデモでは、抵抗器は高温でも非常に良好に動作するため、電力を上げて、よりエキサイティングな障害を発生させます。特に周囲温度がそれほど高くないと思われる場合は、抵抗器のディレーティングを忘れがちですが、PCB上の電力管理はシステム内のすべてのコンポーネントにまで及びます。
抵抗器技術をより深く理解するには、当社の簡潔な説明をご覧ください。 抵抗計算の背後にある法則 そして 抵抗器のカラーコードを解読する 私たちと一緒に。
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