Недавно я столкнулся с вопросом, какую пиковую/импульсную мощность может выдержать стандартный толстопленочный резистор 0805.
Справочная информация: Мы разрабатываем двунаправленный преобразователь постоянного тока мощностью 2 кВт. Первичная сторона питается от 3-фазного генератора/двигателя (выпрямленного и сглаженного) с напряжением 180 В постоянного тока, вторичная сторона подключена к батарее 28 В. Генератор/двигатель крепится к приводному валу двигателя внутреннего сгорания. Есть два режима работы:
На вторичной стороне (аккумулятор 28 В) реализован выходной LC-фильтр с параллельной RC-цепью демпфирования для резонансной частоты фильтра (см. рисунок ниже).
Постановка проблемы: когда батарея впервые подключается к вторичной обмотке, демпфирующий резистор должен выдерживать большой импульс тока для зарядки конденсатора 120 мк. Сначала мы использовали стандартный резистор 0805, но во время проверки мощность этого резистора была поставлена под сомнение. Конечно, есть резисторы, для которых указанная мощность импульса указана в их спецификациях, но мне было любопытно, с чем может справиться стандартная толстая пленка, а не просто ударить по ней какими-то большими резисторами. Также конструкция очень ограничена по физическому объему и весу, поэтому хочется найти оптимальное решение проблемы. Вот почему я попытался построить тепловую модель толстопленочного резистора 0805 в LTSpice.
Модель: тепловая мощность в толстопленочном резисторе естественным образом генерируется в резистивном элементе (резистивная пленка). Пленка крепится к подложке с определенным термическим сопротивлением. Пленка также имеет удельную теплоемкость, как и подложка. Я нашел этот документ (таблица 1, стр. 6), в котором говорится, что тепловое сопротивление между пленкой и подложкой резистора 0805 составляет приблизительно 38°C/Вт. Также я нашел в этом документе, что пленка имеет толщину 10 мкм и может быть изготовлена, например, из. серебро или палладий. Изобарная объемная теплоемкостьсеребра составляет 2,44 Дж см-3 К-1. Площадь основания резистора 0805 составляет 2 мм x 1,25 мм. Объем толстой пленки в лучшем случае составляет 2 мм x 1,25 мм x 10 мкм = 0,000025 см³, поэтому теплоемкость пленки составляет 0,061 мДж/К, а теплоемкость алюминиевой подложки примерно 1,5 мДж/К соответственно.
Учитывая вышесказанное, я придумал симуляцию LTSpice, которая находится здесь, в Dropbox.
Вопрос/Результаты: Согласно моделированию Spice, пленка резистора будет иметь пик ~670°C, что в основном зависит от теплоемкости пленки, поскольку тепловое сопротивление подложки слишком велико. Я также сделал лабораторную тестовую установку, в результате которой треснул чип-резистор 0805.
Мои вопросы:
заранее спасибо
Кремний имеет теплоемкость (удельную теплоемкость) 1,6 пикоДжоуля на кубический микрон на градус Цельсия. Предположим, что весь резистор состоит из кремния/керамики/глины. Введите тепловой импульс и вычислите повышение.
Эйб Карплюс
Йогитек
аналоговые системы рф