Usar resistencias a su potencia nominal

Una resistencia estándar de orificio pasante de película metálica (PTH) al 1% generalmente tiene una potencia de 250 mW. ¿Bajo qué condiciones puede manejar ese poder? ¿Se necesitan precauciones especiales de montaje, o lo hará el montaje plano en una PCB, con trazas de 0,5 mm?

Una resistencia alcanzará un equilibrio térmico cuando la energía disipada sea igual a la energía drenada al medio ambiente. Para drenar el calor al ambiente, la temperatura de la resistencia tiene que ser más alta que la del ambiente; cuanto mayor sea la diferencia de temperatura, más calor fluirá. Por lo tanto, la resistencia puede disipar más potencia a bajas temperaturas ambientales. La potencia nominal se puede especificar a 25 ° C y disminuir a temperaturas más altas. Estas resistencias de chip de película gruesa se reducen solo a 70 ° C, como muestra el siguiente gráfico:

Por lo tanto, un 0603 de 100 mW aún puede disipar estos 100 mW a 70 ° C, pero no debe disipar más de 50 mW a una temperatura ambiente de 100 ° C.

La hoja de datos no ofrece sugerencias sobre el diseño de cobre (patrones de tierra y anchos de trazas) que influirán en el calor conducido. (La convección será baja para SMD y la radiación casi cero; la temperatura es demasiado baja para eso). Puede ser tentador tener mucho cobre conectado a una almohadilla, pero asegúrese de que esto no cause problemas al soldar.

Puede encontrar el término 'reducción' en esta situación. Por ejemplo, una resistencia de 250 mW integrada en un diseño para disipar 200 mW se reduce en 50 mW. Por lo general, deja al menos un pequeño margen porque la resistencia real de una resistencia puede desviarse de su valor establecido cuando se calienta demasiado, y generalmente se calentará apreciablemente si la opera a su potencia nominal máxima especificada.

La cantidad de reducción requerida en un diseño tiene todo que ver con la disposición física del circuito; su recinto, si hay flujo de aire (o algún otro refrigerante), qué tan cerca están los componentes y, por supuesto, la disipación de potencia esperada de todas las otras partes del circuito. Esto se llama comúnmente un 'análisis térmico'.

La respuesta real está en la hoja de datos, por supuesto, pero en general la potencia nominal de una resistencia de este tipo es para aire quieto a una temperatura específica, generalmente 25 ° C.

Puede usar la resistencia a su potencia nominal solo si puede garantizar las condiciones. Por ejemplo, si se trata de un tablero abierto en una situación de oficina, entonces probablemente sea factible. Si está en una pequeña caja cerrada o hay otras cosas que disipan una potencia significativa en la misma caja, entonces probablemente no pueda cumplir con la especificación de 25 ° C. Si la caja tiene un ventilador y se usará en un entorno de oficina, entonces probablemente pueda.

Si el circuito tiene que funcionar al aire libre sin refrigeración activa, no puede garantizar la especificación de 25 ° C. En ese caso, debe consultar la hoja de datos nuevamente y ver cuánto tiene que reducir la especificación de potencia. La hoja de datos debe dar una curva o ecuación de reducción, como una reducción de 2 mW por grado C, por ejemplo. Digamos que esta unidad tiene que funcionar en casi cualquier lugar al aire libre, por lo que es posible calcular temperaturas del aire de hasta 125 ° F, que alcanzan los 52 ° C. Ahora agregue cualquier aumento de temperatura en la caja en comparación con el exterior debido a la disipación. Digamos que son otros 10 ° C, por lo que ahora la resistencia puede ver hasta 62 ° C. Agregue un poco más para posiblemente sentarse al sol, por lo que tal vez lo llamemos 75 ° C. Entonces ahora tiene 75 ° C - 25 ° C = 50 ° C por encima del nivel de especificación de potencia total. A 2 mW por ° C, eso significa que debe reducir la capacidad de potencia de la resistencia en 100 mW. Entonces, en este ejemplo (acabo de inventar estos números, vea la hoja de datos para los valores reales) una resistencia de "1/4 vatios" solo se puede utilizar a 150 mW.

Además de todas las buenas respuestas, cuando encuentre un valor de potencia aceptable, reduzca un poco más si le preocupa la vida útil.

Los valores de disipación para componentes SMD a menudo tendrán una o más notas relacionadas. Estos pueden decir, por ejemplo,
1. "aire libre" / 2. montado en una PCB FR4 de doble cara con al menos 4 centímetros cuadrados de cobre / 3. cuando se enfría por la salida de la presa de Boulder a mediados de invierno, o similar. El disipador de calor en trazas de cobre de 0,5 mm y plano en la PCB probablemente sea el peor caso para el enfriamiento. Reducir a una fracción del valor calculado después de considerar otros factores "probablemente sea sabio".

Ejecutar térmicamente cualquier componente "al límite" puede hacer que sus días sean menos largos en la superficie de la tierra.

Por lo general, ejecutar al 50% del valor máximo permitido en una situación dada no es un problema importante. Si necesita correr a la máxima disipación, pregúntese qué tan seguro está de que ESTE ES realmente el máximo máximo que jamás verá.