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长篇连载:第二章 电阻使用的注意事项-散热篇

作者:睿思电阻     发表日期:2020-06-01 16:31:56

散热不当是所有类型电阻器失效的主要原因之一,因此,应保持尽可能低的电阻器表面温度。若超过电阻器最高可承受的表面温度,可能导致电阻器失效。 图1说明了固定电阻器在自由空气中散热的方式。

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图1    室内条件下散热方式的影响占比

通常电阻器工作时的热量来源于以下几个方面

  • 自热,可以很容易地计算出来

电阻器中的自热计算为 P=I2R。在任何电路中,此数值都必须小于所用电阻器的实际额定功率。选择电阻时通常的做法是计算此值并使用邻近可用的具有较大额定功率的产品。然而,此计算仅应被视为实际使用功率的第一近似值。

  • 通过辐射,电阻器从邻近的其他发热元件接收的热量,不容易计算

较高的环境温度会降低允许的温升,从而降低电阻器实际的应用功率。电阻器在过热时通常不会立即失效,但可能会伤害临近的其他器件。过热的影响是一种逐渐恶化的影响,使元件老化,直到最后出乎意料地失效,甚至在产品投入使用且运行依赖于电阻的性能时,可能发生爆炸。所以应从电阻选型、电路设计和电阻安装时就完全考虑散热问题,消除潜在风险。

  • 周围介质的环境温度

电阻器的额定功率与电阻体相对于室内温度的温升值有关。如果环境温度大于常温,电阻器可以散热的热量相应减少,因此额定功率也会随环境温度的升高而降低。大多数制造商的数据手册都包含应用于电阻器的功率降额曲线。

由于所有电阻器都具有电阻温度系数,因此如果需要电阻值稳定,就需要尽量避免电阻器的温升。出于这个原因,精密电阻器在一定的额定功率下,尺寸可能比普通电阻器大。一般说来,任何电阻器在运行时需要考虑功率降额,以保持非常接近其最初的阻值。

为防止散热不当,以下是电阻器安装建议

由于热辐射的强度与到电阻器距离的平方成反比,因此保持发热部件之间的最大距离有助于减少交叉辐射加热效应,而且增加了空气流量来促进更好的对流散热。若多个电阻安装在一起并相互接触,可能会产生漏电流 (即使是绝缘良好的部分)。这可能会改变电路中总的阻值。而且电阻安装过于密集容易导致湿气凝结和污垢聚集,湿气和污垢最终会形成腐蚀性物质,会损坏电阻器和其他电子元件。即使在正常湿度的大气中,污垢周围也会积聚水分。为避免部件拥挤,应合理规划电路设计,恰当的空间利用不但可以减小产品的封装尺寸,而且可以保证器件间足够的散热距离。

*将引线长度保持在最小。端接点的质量起到散热器的作用。(注:在温度较低的地方,导线应略微弯曲以允许热收缩。)

*由于引线的内阻可能是电阻器阻值的几个百分点,因此高精度和低阻值电阻器需要特殊的预防措施(即短引线和良好的焊接技术)。

*使大功率电阻器之间的间距保持在最大。

*对于串联安装的电阻器,应考虑热量通过导线传导到下一个电阻器的可能性。

*大功率电阻最好固定在底座或支架上。

*请勿将大功率电阻直接安装在端子板或印刷电路板上。

*为了更有效的运行和更均匀的热量分布,功率电阻器应该进行水平位置安装。

*选择不会烧焦且能够承受膨胀所带来的压力的安装材料。

*考虑附近的其他热源以及自身加热。

  • *电阻器在安装时,不应与隔热表面接触,以确保电阻器表面没有异常热点。