Resistori di potenza - Parti e funzioni elettroniche

La maggior parte delle applicazioni elettroniche utilizza resistori a bassa potenza, in genere un 1/8 watt o meno. Tuttavia, applicazioni quali alimentatori, freni dinamici, convertitori di potenza, amplificatori e riscaldatori richiedono spesso resistori ad alta potenza. Generalmente, i resistori ad alta potenza sono resistori che sono classificati per carichi da 1 watt o maggiori e sono disponibili nella gamma di kilowatt.

Nozioni di base sui resistori di potenza

La potenza nominale di un resistore definisce la quantità di potenza che un resistore può gestire in modo sicuro prima che il resistore inizi a subire danni permanenti. La potenza dissipata da un resistore può essere facilmente trovata usando la prima legge di Joule, Potenza = Voltaggio x Corrente. La potenza dissipata dal resistore viene convertita in calore e aumenta la temperatura del resistore. La temperatura di un resistore continuerà a salire fino a raggiungere un punto in cui il calore dissipato attraverso l'aria, il circuito stampato e l'ambiente circostante bilancia il calore generato. Mantenere bassa la temperatura di un resistore eviterà il danneggiamento del resistore e lascerà maneggiare correnti più elevate senza degrado o danni. Il funzionamento di una resistenza di potenza superiore alla sua potenza nominale e alla temperatura può comportare gravi conseguenze, tra cui uno spostamento del valore di resistenza, una riduzione della durata operativa, un circuito aperto o temperature così elevate che il resistore può incendiarsi o catturare i materiali circostanti. Per evitare queste modalità di guasto, le resistenze di potenza vengono spesso ridotte in base alle condizioni operative previste.

Le resistenze di potenza sono generalmente più grandi delle loro controparti di potenza inferiore. L'aumento delle dimensioni aiuta a dissipare il calore e spesso viene utilizzato per fornire opzioni di montaggio per i dissipatori di calore. Resistenze ad alta potenza sono spesso disponibili anche in confezioni ritardanti di fiamma per ridurre il rischio di una condizione di guasto pericolosa.

Riduzione del resistore di potenza

La potenza nominale delle resistenze di potenza è specificata ad una temperatura di 25 ° C. Poiché la temperatura di una resistenza di potenza sale sopra i 25 ° C, la potenza che il resistore è in grado di gestire la sicurezza inizia a scendere. Per adattarsi alle condizioni operative previste, i produttori forniscono una tabella di declassamento che mostra la potenza che il resistore può gestire al crescere della temperatura del resistore. Poiché 25C è una temperatura ambiente tipica e qualsiasi potenza dissipata da un resistore di potenza genera calore, il funzionamento di un resistore di potenza con il suo livello di potenza nominale è spesso molto difficile. Per tenere conto dell'impatto della temperatura operativa dei produttori di resistori, fornire una curva di riduzione della potenza per aiutare i progettisti ad adattarsi ai limiti del mondo reale. È preferibile utilizzare la curva di riduzione della potenza come linea guida e stare bene all'interno dell'area operativa suggerita. Ogni tipo di resistenza avrà una diversa curva di derating e diverse tolleranze operative massime.

Diversi fattori esterni possono influire sulla curva di riduzione della potenza di un resistore. Aggiungendo il raffreddamento ad aria forzata, un dissipatore di calore o una migliore montatura dei componenti per aiutare a dissipare il calore generato dal resistore consentirà a un resistore di gestire più potenza e mantenere una temperatura più bassa. Tuttavia, altri fattori funzionano contro il raffreddamento, come ad esempio la custodia che mantiene il calore generato nell'ambiente, i componenti che generano calore e fattori ambientali come l'umidità e l'altitudine.

Tipi di resistori ad alta potenza

Diversi tipi di resistori ad alta potenza sono disponibili sul mercato. Ogni tipo di resistenza offre diverse funzionalità per diverse applicazioni. I resistori a filo avvolto sono comuni e sono disponibili in un'ampia varietà di fattori di forma, dal montaggio superficiale, radiale, assiale e nel design del telaio per una dissipazione del calore ottimale. Sono anche disponibili resistori a filo avvolto non induttivo per applicazioni ad alta potenza pulsata. Per le applicazioni di potenza molto elevata, come la frenatura dinamica, i resistori a filo nicromo, utilizzati anche come elementi riscaldanti, sono buone opzioni, soprattutto quando il carico è previsto tra centinaia e migliaia di watt.