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电阻的瞬间功率怎么求?

问题背景:我们一般会在驱动电路用到驱动电阻,以及一些Desat的上下拉电阻。一般贴片电阻 比如0805,1206耐功率冲击是它额定功率的多少倍呢?又如何计算耐功率冲击呢?瞬间功率P=Irms^2*R?还是Imean^2*R?

问题:实际上电阻的功率冲击,恐怕很难简单的通过瞬时功率的说法来计算,比如你的瞬时功率是单次脉冲还是连续脉冲?这两种脉冲的瞬时功率如何计算?

现状:关于电阻功率冲击一事,供应商的规格书不会有该参数,一般也很难提供相应的测试标准。他们一般只是单只电阻做电流冲击实验,因为目前生产的贴片电阻有两种,一种是薄膜制程(贴片精密型),功率要小些,另外一种是普通厚膜制程,功率要大些,两者的耐电流冲击能力不一样,一般是额定功率的16倍到32倍。

查资料及和供应商沟通,有2种相对可靠的评估方式。

方式1:按照注入电阻的能量评估

方式2:按照单次脉冲和温度评估

图2 25℃下功率和脉宽曲线

1)确定好选用的电阻封装,根据上图的瞬态功率和脉宽的确定使用的电阻的瞬时功率,推荐使用0.7倍的功率降额。

图325℃下功率和温度降额曲线

2)根据功率和温度的关系,确定最终的降额系数。

举例:假设使用的是0805封装的电阻,脉宽不大于1us,查上图可知Pmax_0805_1us=90W,最大功率不超过0.7倍降额,所以Pdraft1_0805_1us=63W.

假设最大温度使用到105℃,一般电阻最大使用温度为155℃,则温度导致的功率降额为Pdraft_0805_1us=63W*(155℃-105℃)/(105℃-25℃)=39.4W

其他:

脉冲功率问题,实际上是热容量的问题。假如脉冲特别短,功率也很大,产生的热量来不及传递,能量可以认为全部需要由电阻膜本身来吸收。所以耐受脉冲的能力就取决于电阻膜本身的热容量,以及能够承受的瞬间温度。其中(碳、金属)膜结构是最差的,瞬间功率集中引起失效时(和金属化电容的自愈特性有某种类似)膜蒸发了,其次是体结构,最好是线(绕)结构。

如果脉冲时间稍长,那么还需要考虑基底材料的传热速度和热容量,这样问题就很复杂了,很难算得清楚,或许用计算机模拟能计算。贴片电阻阻一般都使用氧化铝瓷做基底材料,这种陶瓷的传热能力不是太好(传热速度和热导率都不高)。

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