Was ist der Zweck von 2 seriellen Widerständen für den Spannungsteiler im folgenden Schema / Bild? Temperatur, thermisches Durchgehen, Aktien, Preise oder etwas anderes?
Vielen Dank.
simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab
Antworten:
Dies geschieht normalerweise, um die Zuverlässigkeitsanforderungen für die Sicherheit zu erfüllen.
Wenn ein Stromkreis mit einer gefährlichen Hochspannung betrieben wird, muss er über einen SPOF-Schutz (Single Point of Failure) verfügen, um die Sicherheitszulassungen wie CE zu erfüllen. Eine gefährliche Spannung ist normalerweise eine Spannung über 50 VAC oder 120 VDC. Die Anforderungen sind jedoch in den Normen festgelegt, nach denen das Gerät zugelassen sein muss. Dies gilt sicherlich für Ihre 400 VDC hier.
Das Entwerfen für SPOF bedeutet, dass die Auswirkung eines Ausfalls einer einzelnen Komponente auf die Schaltung für jede Komponente berücksichtigt werden muss. Bei SPOF bedeutet "Fehler", dass die Komponente einen Kurzschluss oder einen Leerlauf aufweist. Nicht alle Komponenten versagen so im wirklichen Leben, aber so wird es in SPOF betrachtet. Der Stromkreis darf keine weiteren Gefahren wie Feuer, Personenschäden oder Überbewertung anderer Komponenten verursachen, wenn eine einzelne Komponente auf diese Weise ausgefallen ist.
Berücksichtigt man hier SPOF, könnte ein einzelner Reihenwiderstand von 400 V einen Kurzschluss verursachen und 400 V über den 1 K-Widerstand und den Ausgang liefern. Daher werden stattdessen zwei Vorwiderstände zum Schutz auf SPOF-Ebene verwendet. Wenn ein Kurzschluss ausfällt, muss der andere noch funktionieren, da wir einen einzelnen Fehlerpunkt in Betracht ziehen.
Jeder überlebende Widerstand muss für die volle Spannung und Leistung ausgelegt sein, mit der er dann umgehen müsste. Hier benötigen Sie also 1 M Widerstände, die für 400 V ausgelegt sind, zuzüglich der Toleranz Ihrer Versorgung und einer Sicherheitsspanne (500 V oder höher?). Die Nennleistung muss für die höchste 400-V-Versorgungsspannung über einen einzelnen 1-M-Widerstand und den 1-K-Widerstand mit Leistungsreduzierung gelten. Sehen wir uns also eine Verlustleistung von 160 mW an und verwenden Sie mindestens einen Widerstand von 320 mW, z. B. 1/2 W.
Wenn 1 K im Leerlauf ausfällt, wird die Impedanz der Quelle von 400 V bis 2 M an Ihren Ausgang geliefert. Das muss also auch beachtet werden. Sie könnten einen zweiten Parallelwiderstand verwenden und beide 2 K machen. Ein Ausfall eines der vier Widerstände, die Sie jetzt haben, beeinflusst die Ausgangsspannung des potentiellen Teilers, so dass dies berücksichtigt werden muss. Wenn nur das Vorhandensein von 400 V erkannt wird, lassen geeignete Widerstandswerte den Ausgang einen NPN-Transistor oder Spannungskomparator ansteuern, der mit einer der drei Ausgangsspannungen arbeitet, die durch die drei möglichen Teiler verursacht werden (normalerweise 2M: 1K, 1M: 1K) 2M: 2K). Wenn Sie versuchen, die 400 V zu messen, können Sie einen zweiten und einen dritten identischen Teilerkreis hinzufügen und diese durch einen Mehrheits-Abstimmkreis führen, um die richtige Spannung zu ermitteln (zwei der drei Spannungen sind nahezu gleich).
Dies ist möglicherweise nicht der ursprüngliche Grund dafür, dass Ihre Schaltung hier zwei Vorwiderstände hat. Ich kenne die Anwendung oder deren Anforderungen nicht. Aber es ist ein Grund, warum es sollte.
Das Design für Zuverlässigkeit, Sicherheit und EMV wird bei Schaltungsentwürfen häufig über die reine Funktion hinaus vergessen. Es ist ein sehr guter Entwurfsansatz, diese Anforderungen bei der Konzeption einer Schaltung zu berücksichtigen und nicht zu versuchen, sie später hinzuzufügen.
Die meisten Widerstände, insbesondere SMD-Widerstände (auch größere mit 1210), sind nicht für 400 V ausgelegt.
So besteht eine der Möglichkeiten darin, dass sie 2 in Reihe verwendeten, um den Spannungsbedarf zu teilen.
Es gibt zwar höherwertige Widerstände, aber es sind noch andere Faktoren zu berücksichtigen, z. B. Kosten, Verfügbarkeit, zusätzliche Beschaffungszeit, eine zusätzliche Komponente für die Bestückungsmaschine usw. (dh die meisten PCBA-Häuser haben 1 Million Standardwiderstände, aber wahrscheinlich nicht die Hochspannungswiderstände). Alles in allem kann es günstiger sein, nur zwei Standardprodukte zu verwenden. Es bietet auch mehr Flexibilität für den Fall, dass die Hochspannungsgeräte nicht mehr vorrätig sind usw.
Beachten Sie auch, dass PCB-Kriechtoleranzen bei 1210 Widerständen, die 400 V tolerieren können, möglicherweise Abstände erfordern, die größer sind als der Widerstand selbst, sodass Sie entweder einen größeren Widerstand oder mehr als einen benötigen.
Aus diesem Panasonic Datenblatt.
Aus diesem Vishay Datenblatt.