Điều cần biết
- Điện trở nguồn được sử dụng trong thiết bị điện tử để tiêu tán năng lượng bằng cách kiểm soát dòng điện và điện áp.
- Định mức công suất của điện trở xác định mức công suất mà một điện trở có thể xử lý an toàn trước khi nó bắt đầu bị hư hỏng vĩnh viễn.
- Hầu hết các ứng dụng điện tử sử dụng điện trở công suất thấp, thường là 1/8 watt trở xuống. Điện trở công suất cao được đánh giá ở mức 1 watt hoặc cao hơn, bao gồm cả dải kilowatt.
Bài viết này giải thích cách hoạt động của các điện trở này và bao gồm việc xem xét nhiều loại điện trở khác nhau.
Khái niệm cơ bản về điện trở
Công suất tiêu hao bởi một điện trở có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng định luật đầu tiên của Joule (Công suất=Điện áp x Dòng điện). Điện năng tiêu tán được chuyển thành nhiệt và làm tăng nhiệt độ của điện trở. Nhiệt độ của điện trở tiếp tục tăng cho đến khi nhiệt độ tỏa ra trong không khí, bảng mạch và môi trường xung quanh cân bằng với nhiệt lượng tỏa ra.
Tùy thuộc vào công suất yêu cầu, thiết bị có thể cần điện trở công suất cao để tránh quá nhiệt. Giữ nhiệt độ của điện trở thấp là cần thiết để xử lý dòng điện lớn hơn mà không bị suy giảm hoặc hư hỏng.
Vận hành điện trở công suất cao hơn công suất và nhiệt độ định mức của nó có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng, bao gồm thay đổi giá trị điện trở, giảm tuổi thọ hoạt động, hở mạch hoặc cháy điện. Để tránh những hỏng hóc như vậy, điện trở nguồn thường được giảm giá trị dựa trên các điều kiện hoạt động dự kiến.
Điện trở nguồn thường lớn hơn các thành phần đối ứng của chúng. Kích thước tăng lên giúp tản nhiệt và thường được sử dụng để cung cấp các tùy chọn lắp cho bộ tản nhiệt. Điện trở công suất cao cũng có sẵn trong các gói chống cháy để giảm nguy cơ xảy ra tình trạng hỏng hóc nguy hiểm.
Bottom Line
Hầu hết các ứng dụng điện tử sử dụng điện trở công suất thấp, thường là 1/8 watt trở xuống. Tuy nhiên, các ứng dụng như nguồn điện, phanh động, chuyển đổi điện năng, bộ khuếch đại và lò sưởi thường yêu cầu điện trở công suất cao. Nói chung, điện trở công suất cao được đánh giá ở mức 1 watt hoặc lớn hơn. Một số có sẵn trong phạm vi kilowatt.
Điện trở giảm sút
Định mức công suất của điện trở nguồn được quy định ở nhiệt độ 25C. Khi nhiệt độ của điện trở nguồn tăng lên trên 25C, công suất mà điện trở có thể xử lý an toàn bắt đầu giảm xuống. Để điều chỉnh cho các điều kiện hoạt động dự kiến, các nhà sản xuất cung cấp một biểu đồ giảm tốc độ. Biểu đồ giảm tốc độ này cho thấy điện trở có thể xử lý bao nhiêu công suất khi nhiệt độ của điện trở tăng lên.
Vì 25C là nhiệt độ phòng điển hình và bất kỳ nguồn điện nào được tiêu tán bởi điện trở nguồn đều sinh ra nhiệt, nên việc chạy điện trở nguồn ở mức công suất định mức của nó thường rất khó khăn. Để giải thích tác động của nhiệt độ hoạt động của điện trở, các nhà sản xuất cung cấp đường cong giảm công suất để giúp các nhà thiết kế điều chỉnh các giới hạn trong thế giới thực. Tốt nhất là sử dụng đường cong giảm công suất làm hướng dẫn và ở trong vùng hoạt động được đề xuất. Mỗi loại điện trở có đường cong giảm nhiệt khác nhau và dung sai hoạt động tối đa khác nhau.
Một số yếu tố bên ngoài có thể ảnh hưởng đến đường cong giảm công suất của điện trở. Việc bổ sung làm mát bằng không khí cưỡng bức, bộ tản nhiệt hoặc giá đỡ linh kiện tốt hơn để giúp tản nhiệt do điện trở tạo ra cho phép điện trở xử lý nhiều điện hơn và duy trì nhiệt độ thấp hơn. Tuy nhiên, các yếu tố khác có tác dụng chống lại việc làm mát, chẳng hạn như vỏ bọc giữ nhiệt sinh ra trong môi trường xung quanh, các thành phần tạo nhiệt gần đó và các yếu tố môi trường như độ ẩm và độ cao.
Các loại điện trở công suất cao
Mỗi loại điện trở nguồn cung cấp các khả năng khác nhau cho các ứng dụng điện trở khác nhau. Ví dụ, điện trở dây quấn có nhiều dạng, bao gồm thiết kế gắn trên bề mặt, xuyên tâm, hướng trục và gắn khung để tản nhiệt tối ưu. Điện trở cuộn dây không cảm ứng cũng có sẵn cho các ứng dụng công suất xung cao. Đối với các ứng dụng công suất rất cao, chẳng hạn như phanh động, điện trở dây nichrome là lý tưởng, đặc biệt khi tải dự kiến là hàng trăm hoặc hàng nghìn watt. Điện trở dây Nichrome cũng có thể được sử dụng làm bộ phận gia nhiệt.
Các loại điện trở phổ biến bao gồm:
- Dây quấn điện trở
- Điện trở xi măng
- Điện trở phim
- Màng kim loại
- Carbon composite
- dây nichrome
Các loại điện trở khác nhau có thể có nhiều dạng khác nhau như:
- Điện trở DPAK
- Điện trở gắn khung
- Điện trở xuyên tâm (đứng)
- Điện trở trục
- Điện trở gắn trên bề mặt
- Điện trở xuyên lỗ
