Impulsbeständigkeit von Standardwiderständen

Wie viel Impulsleistung hält ein Standardwiderstand (dh nicht weiter spezifiziert) aus?

Stellen Sie sich zum Beispiel einen MOSFET und einen 33R-Widerstand vor, die mit seinem Gate verbunden sind. Wenn die Schaltspannung 10 V betragen würde, sieht der Widerstand jedes Mal, wenn der MOSFET geschaltet wird, bis zu 3 W - aber nur für eine sehr kurze Zeit, bis das Gate (in meinem Fall etwa 15 nC) aufgeladen ist.

Muss ich wirklich einen Impulswiderstand angeben? Oder gibt es eine Möglichkeit festzustellen, ob ein Standardwiderstand 0402, 0603 oder 0805 (ohne weitere Spezifikation) ausreicht?

Jeder halbwegs seriöse Widerstandslieferant hat Grenzwerte für die Verlustleistung von Impulsen wie diese von Vishay: -

Hier erfahren Sie, wie viel Leistung in einem Impuls an einen Widerstand abgegeben werden kann. Beispielsweise kann ein 0603-Widerstand Leistungsimpulse von bis zu etwa 20 Watt aufnehmen, wenn die Dauer nur eine Mikrosekunde beträgt. Für eine Millisekunde darf die Leistung nicht mehr als 1 Watt betragen.

Oder gibt es eine Möglichkeit festzustellen, ob ein Standardwiderstand 0402, 0603 oder 0805 (ohne weitere Spezifikation) ausreicht?

Wenn Sie die Arbeit ordnungsgemäß ausführen möchten, lesen Sie die Datenblätter. Das Datenblatt zeigt Ihnen auch, wie viel Kupfer Sie möglicherweise um den Widerstand herum verwenden müssen, um diese Spezifikation zu erreichen, sodass Sie nicht wirklich genau raten können.

Obwohl ich der Antwort von Andy Aka zustimme , würde ich basierend auf den folgenden Schätzungen schätzen, wenn Sie kein anständiges Datenblatt erhalten können:

Der Feind der Zuverlässigkeit ist die Wärmebelastung des Widerstands (Temperatur vielleicht).

Auf dieser Grundlage wissen Sie, wie viel Energie über über die Kappen übertragen wird

Sie könnten auch eine IR-Inspektion an einem Prototyp durchführen - aber wenn Sie Zugang zu IR-Geräten haben - warum nicht einen Widerstand mit einem anständigen Datenblatt beschaffen?

Der Widerstand muss der maximalen durchschnittlichen Verlustleistung standhalten.

Das kann eine komplizierte Gleichung sein, aber im Grunde bedeutet dies, dass je öfter Sie den MOSFET entweder kontinuierlich oder in Bursts schalten, desto höher die Leistung des benötigten Widerstands ist.

Wenn es ein einfacher Schalter ist, ein Relais oder eine Lampe einzuschalten, spielt es keine Rolle.

Wenn Sie jedoch einen Spulenstrom mit einer Impulsbreite von Hunderten von Hertz oder Kilohertz modulieren, werden die Ladeströme nachhaltiger und die vom Widerstand verbrauchte Leistung spielt eine Rolle.

Hinweis Ich erwähnte auch anhaltende Bursts. Wenn Sie regelmäßig einige tausend Impulse über einen längeren Zeitraum abfeuern, müssen Sie diese Werte als Worst-Case-Szenario verwenden.

Für den Impuls, einen kurzen Impuls, kann die Wärme nur im Keramikkern des Widerstands gespeichert werden. Dieser Kern muss kühler bleiben als? 100 Grad Celsius?

Die spezifische Wärme von Silizium beträgt 1,6 PicoJoule / Mikron ^ 3 * Grad Celsius.

Angenommen, der Widerstand hat ein Volumen von 4 mm x 5 mm x 5 mm oder 100 mm in Würfeln. Die Anzahl der kubischen Mikrometer beträgt 4.000 U * 5.000 U * 4000 U oder 100.000.000.000 Kubikmikrometer.

Die spezifische Wärme dieses Widerstands beträgt 1,6 pF * 0,1 TeraMicrons = 0,16 Joule.

Wie schnell kann der Widerstand Wärme abführen?

Die thermische Zeitkonstante von Silizium (wir nehmen an, dass der Widerstandskern Ton / Silizium ist) beträgt 9.000 Sekunden für 1-Meter-Würfel, 90 Sekunden für 0,1-Meter-Würfel, 0,9 Sekunden für 1 cm und 0,009 Sekunden für 1 mm. Unsere Austrittswege sind 1/2 (beide Enden können Wärme an die Leiterplattenspur abgeben) * 4 mm oder 2 mm. Der Tau für 2 mm ist 4x so groß wie der von 1 mm, also 36 Millisekunden.

Können wir diese Zahlen verwenden?