Формула мощности резистора: как узнать сколько ватт по внешнему виду

Мощность резистора

2 марта 2022 151

Сегодня поговорим о мощности резисторов. Это тоже очень важный параметр. Я уже рассказывал о том что такое резистор, и какие виды и типы резисторов бывают. Но подробно про мощность мы не говорили.

Мощность резистора — это максимально допустимое значение мощности электрического тока (единица измерения Ватт), которое резистор может пропустить через себя без перегрева и выхода из строя. Резистор в зависимости от своего сопротивления и тока проходящего через него превращает часть электрической энергии в тепло. Это и называется мощностью рассеивания резистора.

Какая мощность будет выделяться (рассеиваться) на резисторе

Как я уже написал чуть выше, мощность рассеивания резистора зависит от его сопротивления и силы тока, проходящего по нему. Для расчета мощности, которая будет рассеиваться в виде тепла на резисторе используется формула: P = I² * R

• P — мощность в Ватт
• I — Сила тока в Ампер
• R — Сопротивление в Ом

Для примера рассчитаем мощность которая будет рассеиваться на резисторе в схеме с подключением светодиода. Вот схема подключения:

Про то как рассчитать номинал резистора для подключения светодиода и силу тока в цепи, а так же как управлять светодиодом с помощью Ардуино я писал в этой статье. В нашем примере используется резистор на 150 Ом и сила тока в цепи составляет 20 миллиампер или 0.02 ампера. Теперь мы можем рассчитать мощность, которая будет рассеиваться на резисторе.

P = I² * R = 0.02² * 150 = 0.0004 * 150 = 0.06 Ватт

Это значит что на нашем резисторе будет рассеиваться 0.06 Ватт. Это совсем не много, поэтому подойдет практически любой резистор кроме самых маломощных SMD элементов.

Если фактическая рассеиваемая мощность превышает допустимую для резистора, то он будет перегреваться и в итоге сгорит. Это не только разорвет электрическую цепь, но и может стать причиной пожара. Поэтому старайтесь использовать резисторы с заявленной мощностью больше чем необходимая в 1.5-2 раза.

Как определить мощность резистора

Как я уже писал в других статьях, обычно резисторы — это мелкие элементы, поэтому на их корпусе сложно описать все их параметры. Для описания номинала и класса точности используется цветовая маркировка или специальная маркировка для SMD резисторов. А для того что бы понять какой мощности резистор нужно его измерить. Вот схема которая поможет узнать мощность резисторов в зависимости от их размера:

Мощность резисторов в зависимости от размера

Так же существуют резисторы рассчитанные и на более высокие мощности. Они уже крупнее, поэтому их мощность и номинал написаны на корпусе «человеческим языком». Вот керамические резисторы или даже высокомощные с радиатором для рассеивания тепла:

Керамические резисторы с сопротивлением 10 Ом и мощностью 10 ВаттРезистор с радиатором на 10 Ом и мощностью 50 Ватт

Мощность SMD резисторов

Показатель максимальной мощности в маркировку на таких маленьких корпусах поместить было просто не возможно. Но мы все равно можем определить максимальную мощность смд резистора при помощи штангенциркуля, ну или хотя бы обычной линейки. Дело в том что мощность зависит от размера корпуса smd резистора. Поэтому они делятся на типоразмеры и обозначаются цифрами, которые означают длину и ширину корпуса в дюймах. Вот таблица с помощью которой вы сможете определить допустимую мощность резистора в smd исполнении:

Таблица мощности SMD резисторов

Обратите внимание что при последовательном и параллельном подключении резисторов, рассеиваемая мощность рассчитывается для каждого резистора отдельно.

Мощность переменного тока. Мощность тока через катушку, резистор, конденсатор

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: переменный ток, вынужденные электромагнитные колебания.

Переменный ток несёт энергию. Поэтому крайне важным является вопрос о мощности в цепи переменного тока.

Пусть и — мгновенные значение напряжения и силы тока на данном участке цепи. Возьмём малый интервал времени — настолько малый, что напряжение и ток не успеют за это время сколько-нибудь измениться; иными словами, величины и можно считать постоянными в течение интервала .

Пусть за время через наш участок прошёл заряд (в соответствии с правилом выбора знака для силы тока заряд считается положительным, если он переносится в положительном направлении, и отрицательным в противном случае). Электрическое поле движущихся зарядов совершило при этом работу

Мощность тока — это отношение работы электрического поля ко времени, за которое эта работа совершена:

(1)

Точно такую же формулу мы получили в своё время для постоянного тока. Но в данном случае мощность зависит от времени, совершая колебания вместе током и напряжением; поэтому величина (1) называется ещё мгновенной мощностью.

Из-за наличия сдвига фаз сила тока и напряжение на участке не обязаны совпадать по знаку (например, может случиться так, что напряжение положительно, а сила тока отрицательна, или наоборот). Соответственно, мощность может быть как положительной, так и отрицательной. Рассмотрим чуть подробнее оба этих случая.

1. Мощность положительна: . Напряжение и сила тока имеют одинаковые знаки. Это означает, что направление тока совпадает с направлением электрического поля зарядов, образующих ток. В таком случае энергия участка возрастает: она поступает на данный участок из внешней цепи (например, конденсатор заряжается).

2. Мощность отрицательна: . Напряжение и сила тока имеют разные знаки. Стало быть, ток течёт против поля движущихся зарядов, образующих этот самый ток.

Как такое может случиться? Очень просто: электрическое поле, возникающее на участке, как бы «перевешивает» поле движущихся зарядов и «продавливает» ток против этого поля. В таком случае энергия участка убывает: участок отдаёт энергию во внешнюю цепь (например, конденсатор разряжается).

Если вы не вполне поняли, о чём только что шла речь, не переживайте — дальше будут конкретные примеры, на которых вы всё и увидите.

Мощность тока через резистор

Пусть переменный ток протекает через резистор сопротивлением . Напряжение на резисторе, как нам известно, колеблется в фазе с током:

Поэтому для мгновенной мощности получаем:

(2)

График зависимости мощности (2) от времени представлен на рис. 1. Мы видим, что мощность всё время неотрицательна — резистор забирает энергию из цепи, но не возвращает её обратно в цепь.

Рис. 1. Мощность переменного тока через резистор

Максимальное значение нашей мощности связано с амплитудами тока и напряжения привычными формулами:

На практике, однако, интерес представляет не максимальная, а средняя мощность тока. Это и понятно. Возьмите, например, обычную лампочку, которая горит у вас дома. По ней течёт ток частотой Гц, т. е. за секунду совершается колебаний силы тока и напряжения. Ясно, что за достаточно продолжительное время на лампочке выделяется некоторая средняя мощность, значение которой находится где-то между и . Где же именно?

Посмотрите ещё раз внимательно на рис. 1. Не возникает ли у вас интуитивное ощущение, что средняя мощность соответствует «середине» нашей синусоиды и принимает поэтому значение ?

Это ощущение совершенно верное! Так оно и есть. Разумеется, можно дать математически строгое определение среднего значения функции (в виде некоторого интеграла) и подтвердить нашу догадку прямым вычислением, но нам это не нужно. Достаточно интуитивного понимания простого и важного факта:

среднее значение квадрата синуса (или косинуса) за период равно .

Этот факт иллюстрируется рисунком 2.

Рис. 2. Среднее значение квадрата синуса равно

Итак, для среднего значения мощности тока на резисторе имеем:

(3)

В связи с этими формулами вводятся так называемые действующие (или эффективные) значения напряжения и силы тока (на самом деле это есть не что иное, как средние квадратические значения напряжения и тока. Такое у нас уже встречалось: средняя квадратическая скорость молекул идеального газа (листок «Уравнение состояния идеального газа»):

(4)

Формулы (3), записанные через действующие значения, полностью аналогичны соответствующим формулам для постоянного тока:

Поэтому если вы возьмёте лампочку, подключите её сначала к источнику постоянного напряжения , а затем к источнику переменного напряжения с таким же действующим значением , то в обоих случаях лампочка будет гореть одинаково ярко.

Действующие значения (4) чрезвычайно важны для практики. Оказывается, вольтметры и амперметры переменного тока показывают именно действующие значения (так уж они устроены). Знайте также, что пресловутые вольт из розетки — это действующее значение напряжения бытовой электросети.

Мощность тока через конденсатор

Пусть на конденсатор подано переменное напряжение . Как мы знаем, ток через конденсатор опережает по фазе напряжение на :

Для мгновенной мощности получаем:

График зависимости мгновенной мощности от времени представлен на рис. 3.

Рис. 3. Мощность переменного тока через конденсатор

Чему равно среднее значение мощности? Оно соответствует «середине» синусоиды и в данном случае равно нулю! Мы видим это сейчас как математический факт. Но интересно было бы с физической точки зрения понять, почему мощность тока через конденсатор оказывается нулевой.

Для этого давайте нарисуем графики напряжения и силы тока в конденсаторе на протяжении одного периода колебаний (рис. 4).

Рис. 4. Напряжение на конденсаторе и сила тока через него

Рассмотрим последовательно все четыре четверти периода.

1. Первая четверть, . Напряжение положительно и возрастает. Ток положителен (течёт в положительном направлении), конденсатор заряжается. По мере увеличения заряда на конденсаторе сила тока убывает.

Мгновенная мощность положительна: конденсатор накапливает энергию, поступающую из внешней цепи. Эта энергия возникает за счёт работы внешнего электрического поля, продвигающего заряды на конденсатор.

2. Вторая четверть, . Напряжение продолжает оставаться положительным, но идёт на убыль. Ток меняет направление и становится отрицательным: конденсатор разряжается против направления внешнего электрического поля.В конце второй четверти конденсатор полностью разряжен.

Мгновенная мощность отрицательна: конденсатор отдаёт энергию. Эта энергия возвращается в цепь: она идёт на совершение работы против электрического поля внешней цепи (конденсатор как бы «продавливает» заряды в направлении, противоположном тому, в котором внешнее поле «хочет» их двигать).

3. Третья четверть, . Внешнее электрическое поле меняет направление: напряжение отрицательно и возрастает по модулю. Сила тока отрицательна: идёт зарядка конденсатора в отрицательном направлении.

Ситуация полностью аналогична первой четверти, только знаки напряжения и тока — противоположные. Мощность положительна: конденсатор вновь накапливает энергию.

4. Четвёртая четверть, . Напряжение отрицательно и убывает по модулю. Конденсатор разряжается против внешнего поля: сила тока положительна.

Мощность отрицательна: конденсатор возвращает энергию в цепь. Ситуация аналогична второй четверти — опять-таки с заменой заменой знаков тока и напряжения на противоположные.

Мы видим, что энергия, забранная конденсатором из внешней цепи в ходе первой четверти периода колебаний, полностью возвращается в цепь в ходе второй четверти. Затем этот процесс повторяется вновь и вновь. Вот почему средняя мощность, потребляемая конденсатором, оказывается нулевой.

Мощность тока через катушку

Пусть на катушку подано переменное напряжение . Ток через катушку отстаёт по фазе от напряжения на :

Для мгновенной мощности получаем:

Снова средняя мощность оказывается равной нулю. Причины этого, в общем-то, те же, что и в случае с конденсатором. Рассмотрим графики напряжения и силы тока через катушку за период (рис. 5).

Рис. 5. Напряжение на катушке и сила тока через неё

Мы видим, что в течение второй и четвёртой четвертей периода энергия поступает в катушку из внешней цепи. В самом деле, напряжение и сила тока имеют одинаковые знаки, сила тока возрастает по модулю; для создания тока внешнее электрическое поле совершает работу против вихревого электрического поля, и эта работа идёт на увеличение энергии магнитного поля катушки.

В первой и третьей четвертях периода напряжение и сила тока имеют разные знаки: катушка возвращает энергию в цепь. Вихревое электрическое поле, поддерживающее убывающий ток, двигает заряды против внешнего электрического поля и совершает тем самым положительную работу. А за счёт чего совершается эта работа? За счёт энергии, накопленной ранее в катушке.

Таким образом, энергия, запасаемая в катушке за одну четверть периода, полностью возвращается в цепь в ходе следующей четверти. Поэтому средняя мощность, потребляемая катушкой, оказывается равной нулю.

Мощность тока на произвольном участке

Теперь рассмотрим самый общий случай. Пусть имеется произвольный участок цепи — он может содержать резисторы, конденсаторы, катушки…На этот участок подано переменное напряжение .

Как мы знаем из предыдущего листка «Переменный ток. 2», между напряжением и силой тока на данном участке имеется некоторый сдвиг фаз . Мы записывали это так:

Тогда для мгновенной мощности имеем:

(5)

Теперь нам хотелось бы определить, чему равна средняя мощность. Для этого мы преобразуем выражение (5), используя формулу:

В результате получим:

(6)

Но среднее значение величины равно нулю! Поэтому средняя мощность оказывается равной:

(7)

Данную формулу можно записать с помощью действующих значений (4) напряжения и силы тока:

Формула (7) охватывает все три рассмотренные выше ситуации. В случае резистора имеем , и мы приходим к формуле (3). Для конденсатора и катушки , и средняя мощность равна нулю.

Кроме того, формула (7) даёт представление о весьма общей проблеме, связанной с передачей электроэнергии. Чрезвычайно важно, чтобы у потребителя был как можно ближе к единице. Иначе потребитель начнёт возвращать значительную часть энергии назад в сеть (что ему совсем невыгодно), и к тому же возвращаемая энергия будет безвозвратно расходоваться на нагревание проводов и других элементов цепи.

С этой проблемой приходится сталкиваться разработчикам электрических схем, содержащих электродвигатели. Обмотки электродвигателей обладают большими индуктивностями, и возникает ситуация, близкая к «чистой» катушке. Чтобы избежать бесполезного циркулирования энергии по сети, в цепь включают дополнительные элементы, сдвигающие фазу — например, так называемые компенсирующие конденсаторы.

Основы: Рассеиваемая мощность и электронные компоненты

Постоянной проблемой при проектировании электронных схем является выбор подходящих компонентов, которые не только выполняют предназначенную для них задачу, но и сохраняют работоспособность в прогнозируемых условиях эксплуатации. Большая часть этого процесса заключается в обеспечении того, чтобы ваши компоненты оставались в безопасных рабочих пределах с точки зрения тока, напряжения и мощности. Из этих трех «энергетическая» часть часто является самой сложной (как для новичков, так и для экспертов), потому что безопасная рабочая зона может сильно зависеть от особенностей ситуации.

Далее мы познакомим вас с некоторыми основными понятиями рассеяния мощности в электронных компонентах, чтобы понять, как выбирать компоненты для простых схем с учетом ограничений по мощности.

— НАЧАЛО ПРОСТО —

Давайте начнем с одной из самых простых схем, которые только можно себе представить: Батарея, подключенная к одному резистору:

Здесь у нас есть одна батарея на 9 В и одна батарея на 100 Ом. Резистор (100 Ом), соединенный проводами в виде полной цепи.

Достаточно просто, правда? Но теперь вопрос: если вы действительно хотите построить эту схему, насколько «большой» из 100? резистор вам нужно использовать, чтобы убедиться, что он не перегревается? Другими словами, можем ли мы просто использовать «обычный» резистор ¼ Вт, как показано ниже, или нам нужно увеличить его?

Чтобы это выяснить, нам нужно рассчитать мощность, которую будет рассеивать резистор.
Вот общее правило расчета рассеиваемой мощности:

Правило мощности: P = I × В
Если ток I протекает через данный элемент вашей цепи, теряя при этом элемент цепи является произведением этого тока и напряжения: P = I × В .

Кроме :
Как ток, умноженный на напряжение, может дать нам измерение «мощности»?

Чтобы понять это, нам нужно вспомнить, что физически представляют ток и напряжение.

Электрический ток – это скорость прохождения электрического заряда по цепи, обычно выражаемая в амперах, где 1 ампер = 1 кулон в секунду. (Кулон — это единица измерения электрического заряда в системе СИ.)

Напряжение, или, более формально, электрический потенциал — это потенциальная энергия на единицу электрического заряда на рассматриваемом элементе цепи. В большинстве случаев вы можете думать об этом как о количестве энергии, которая «израсходована» в элементе на единицу прошедшего через него заряда. Электрический потенциал обычно измеряется в вольтах, где 1 вольт = 1 джоуль на кулон. (Джоуль — это единица измерения энергии в системе СИ.)

Таким образом, если мы возьмем ток, умноженный на напряжение, это даст нам количество энергии, которая «израсходована» в элементе на единицу заряда, умножить на количество этих единиц заряда, проходящих через элемент на единицу заряда. секунда:

1 ампер × 1 вольт =
1 (кулон/секунда) × 1 (джоуль/кулон) =
1 джоуль/секунда

Полученная величина выражается в единицах один джоуль в секунду: скорость потока энергии , более известный как власть. Единицей мощности в СИ является ватт, где 1 ватт = 1 джоуль в секунду.

Наконец, у нас есть

1 ампер × 1 вольт = 1 ватт

Вернемся к нашей схеме! Чтобы использовать правило мощности ( P = I × V ), нам нужно знать как ток через резистор, так и напряжение на резисторе.

Во-первых, мы используем закон Ома ( В = I × R ), чтобы найти ток через резистор.
• Напряжение на резисторе В = 9 В.
• Сопротивление резистора 9 Ом.0031 Р = 100?.

Следовательно, ток через резистор равен:

I = В / R = 9 В / 100 ? = 90 мА

Затем мы можем использовать правило мощности ( P = I × В ), чтобы найти мощность, рассеиваемую резистором.
• Ток через резистор I = 90 мА.
• Напряжение на резисторе В = 9 В.

Следовательно, мощность, рассеиваемая на резисторе:

P = I × В = 90 мА × 9 В = 0,81 Вт

Итак, вы можете использовать этот резистор 1/4 Вт?

Нет, потому что он, скорее всего, выйдет из строя из-за перегрева.
100 ? Резистор в этой цепи должен быть рассчитан как минимум на 0,81 Вт. Как правило, выбирается следующий больший доступный размер, в данном случае 1 Вт.

Резистор мощностью 1 Вт обычно поставляется в гораздо большей физической упаковке, например, показанной здесь:

(резистор 1 Вт, 51 Ом, для сравнения размеров. )

Поскольку резистор мощностью 1 Вт физически намного больше, он должен выдерживать рассеивание большей мощности благодаря большей площади поверхности и более широким выводам. . (Он все еще может быть очень горячим на ощупь, но не должен нагреваться настолько, чтобы выйти из строя.) последовательно соединенные резисторы (все равно получается 100 Ом). В этом случае ток через каждый резистор по-прежнему равен 90 мА. Но, поскольку на каждом резисторе напряжение всего на одну четверть меньше, на каждом резисторе рассеивается только одна четверть мощности. Для этой схемы нужны только четыре резистора с номиналом 1/4 Вт.

Поскольку четыре резистора соединены последовательно, мы можем сложить их значения, чтобы получить их общее сопротивление, 100 Ом. Используя закон Ома с этим полным сопротивлением, мы снова получаем ток 90 мА. И опять же, так как резисторы включены последовательно, то одинаковый ток (90 мА) должен протекать через каждый обратно к аккумулятору. Напряжение на каждом 25 Ом. резистор В = I × R или 90 мА × 25 ? = 2,25 В. (Чтобы еще раз убедиться, что это разумно, обратите внимание, что напряжения на четырех резисторах в сумме составляют 4 × 2,25 В = 9 В.)

Мощность на каждом отдельном 25 ? резистор P = I × В = 90 мА × 2,25 В ? 0,20 Вт, безопасный уровень для использования с резистором 1/4 Вт. Интуитивно понятно, что если разделить 100 ? резистор на четыре равные части, каждая из которых должна рассеивать одну четверть общей мощности.

— НА ЗА РЕЗИСТОРАМИ —

Для нашего следующего примера давайте рассмотрим следующую ситуацию: Предположим, что у вас есть схема, которая получает вход от источника питания 9 В, и имеет встроенный линейный регулятор для шага. напряжение до 5 В, где все на самом деле работает. Ваша нагрузка на конце 5 В может достигать 1 А.

Как выглядит мощность в этой ситуации?

Регулятор действует как большой переменный резистор, который регулирует свое сопротивление по мере необходимости, чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение 5 В. Когда выходная нагрузка составляет полный 1 А, выходная мощность, выдаваемая стабилизатором, составляет 5 В × 1 А = 5 Вт, а мощность, подводимая к цепи, составляет 9 В.Источник питания V составляет 9 Вт. Падение напряжения на стабилизаторе составляет 4 В, а при 1 А это означает, что линейный стабилизатор рассеивает 4 Вт — также разница между входной и выходной мощностью.

В каждой части этой схемы соотношение мощностей определяется как P = I × В . Две части — регулятор и нагрузка — это места, где рассеивается мощность. А в части цепи по питанию P = I × В описывает мощность на входе в систему — напряжение увеличивается по мере прохождения тока через источник питания.

Кроме того, стоит отметить, что мы не сказали , какая нагрузка тянет этот 1 А. Мощность потребляется, но это не обязательно означает, что она преобразуется в (просто) тепловую энергию — она могла Например, для питания двигателя или набора зарядных устройств.

Сторона:
Несмотря на то, что установка линейного регулятора напряжения, подобная этой, является очень распространенной схемой для электроники, стоит отметить, что это также невероятно неэффективная схема : 4/9 входной мощности просто сгорает в виде тепла, даже при работе на меньших токах.

— ЕСЛИ НЕТ ПРОСТЫХ СПЕЦИФИКАЦИЙ «МОЩНОСТИ» —

Далее, немного более сложная часть: убедитесь, что ваш регулятор выдерживает мощность. В то время как на резисторах четко указана их мощность, на линейных регуляторах это не всегда так. В приведенном выше примере регулятора давайте также предположим, что мы используем регулятор L7805ABV от ST (техническое описание здесь).

(Фото: типичный корпус TO-220, который обычно используется для линейных стабилизаторов средней мощности) выше), который рассчитан на выходной ток 1,5 А и входное напряжение до 35 В.

Наивно вы можете предположить, что можете подключить это прямо к входному напряжению 35 В и получить 1,5 А на выходе, а это означает, что регулятор будет излучать 30 В * 1,5 А = 45 Вт мощности. Но это крошечный пластиковый пакет; на самом деле он не может справиться с такой большой мощностью. Если вы заглянете в таблицу данных в разделе «Абсолютные максимальные характеристики», чтобы попытаться определить, какую мощность он может выдержать, все, что там написано, это «Внутреннее ограничение», что само по себе далеко не ясно.

Оказывается, фактическая номинальная мощность есть, но обычно она несколько «спрятана» в техническом описании. Вы можете понять это, взглянув на пару связанных спецификаций:

• T _OP , Диапазон рабочих температур перехода: от -40 до 125 °C

• R _thJA , Тепловое сопротивление переход-окружающая среда: 50 °C /W

• R _thJC , Термическое сопротивление переход-корпус: 5 °C/W

Диапазон рабочих температур перехода, T _OP определяет, насколько горячим может быть «переход» — активная часть интегральной схемы регулятора — до того, как он перейдет в режим теплового отключения. (Температурное отключение — это внутренний предел, который делает мощность регулятора «внутренне ограниченной». ) Для нас это максимум 125 °C.

Тепловое сопротивление переход-окружающая среда R _thJA (часто пишется как ? _JA ) говорит нам, насколько горячим становится переход, когда (1) регулятор рассеивает заданное количество энергии и (2) регулятор находится в режиме ожидания. на открытом воздухе при заданной температуре окружающей среды. Предположим, нам нужно спроектировать наш регулятор для работы только в умеренных коммерческих условиях, не превышающих 60 °C. Если нам нужно поддерживать температуру перехода ниже 125 °C, то максимальное повышение температуры, которое мы можем допустить, составляет 65 °C. Если у нас есть R _thJA 50 °C/Вт, то максимальная рассеиваемая мощность, которую мы можем допустить, составляет 65/50 = 1,3 Вт, если мы хотим предотвратить перегрев регулятора. Это значительно ниже 4 Вт, которые мы ожидаем при токе нагрузки 1 А. На самом деле мы можем допустить только 1,3 Вт / 4 В = 325 мА среднего выходного тока, не отправляя регулятор в режим теплового отключения.

Это, однако, для случая ТО-220, излучающего в окружающий воздух – почти наихудшая ситуация. Если мы сможем добавить радиатор или иным образом охладить регулятор, мы сможем добиться большего успеха.

Противоположный конец спектра соответствует другой тепловой спецификации: тепловое сопротивление переход-корпус, R _thJC . Это определяет ожидаемую разницу температур между спаем и внешней частью корпуса TO-220: всего 5 °C/Вт. Это актуальный номер , если вы можете быстро отвести тепло от корпуса, например, если у вас есть очень хороший теплоотвод, подключенный снаружи к корпусу ТО-220. С большим радиатором и идеальной связью с этим радиатором при 4 Вт температура перехода поднимется всего на 20 °C выше температуры вашего радиатора. Это представляет собой абсолютный минимум нагрева, который вы можете ожидать в идеальных условиях.

В зависимости от технических требований, вы можете начать с этого момента, чтобы построить полный бюджет мощности, чтобы учесть теплопроводность каждого элемента вашей системы, от самого регулятора до прокладки термоинтерфейса между ним и радиатором. , к тепловой связи радиатора с окружающим воздухом. Затем вы можете проверить связи и относительные температуры каждого компонента с помощью точечного бесконтактного инфракрасного термометра. Но часто лучше переоценить ситуацию и посмотреть, есть ли лучший способ сделать это.

В данной ситуации можно было бы рассмотреть возможность перехода на стабилизатор для поверхностного монтажа, который предлагает лучшую мощность (за счет использования печатной платы в качестве радиатора), или, возможно, стоит рассмотреть возможность добавления мощного резистора (или стабилитрона). ) перед регулятором сбросить большую часть напряжения за пределы блока регулятора, снизив нагрузку на него. Или, что еще лучше, посмотрите, есть ли способ построить вашу схему без каскада линейного регулятора с потерями.

— ПОСЛЕСЛОВИЕ —

Мы рассмотрели основы понимания рассеяния мощности в нескольких простых цепях постоянного тока.

Принципы, которые мы рассмотрели, являются довольно общими и могут быть использованы для понимания энергопотребления в большинстве типов пассивных элементов и даже в большинстве типов интегральных схем. Однако существуют реальные ограничения, и можно потратить всю жизнь на изучение нюансов энергопотребления, особенно при более низких токах или высоких частотах, когда малые потери, которыми мы пренебрегли, становятся важными.

В цепях переменного тока многие элементы ведут себя по-разному, но правило мощности по-прежнему выполняется в большинстве случаев: P(t) = I(t) × V(t) для изменяющихся во времени тока и напряжения. И не все стабилизаторы имеют такие потери: импульсные источники питания могут преобразовывать (например) 9 В постоянного тока в 5 В постоянного тока с эффективностью 90% или выше, а это означает, что при хорошей конструкции для преобразования может потребоваться всего около 0,6 А при 9 В. производить 5 В на 1 А. Но это история в другой раз.

Эта запись была размещена в Основы, Электроника, Проекты EMSL, Инженерия и помечена как электроника. Добавьте постоянную ссылку в закладки.

Номинальная мощность резисторов и мощность

Резистор

По редакции
Обновлено 25 августа 2020 г. 25 августа 2020 г.

Номинальную мощность резистора можно определить как максимальную мощность, которую резистор может выдержать. Номинальная мощность резистора — это спецификация, указанная для резистора, отличного от значения

в омах. Если резистор имеет номинальную мощность 1 Вт, то мы не должны подавать на резистор более 1 Вт.

Когда электрический ток проходит через резистор из-за наличия на нем разности потенциалов, электрическая энергия теряется резистором в виде тепловой энергии. Если ток, протекающий через резистор, меньше, выделение тепла будет незначительным, а если приложен больший ток, количество тепла будет больше.

Таким образом, иногда о номинальной мощности резистора также можно говорить как о количестве теплового элемента, которое может рассеиваться в течение неопределенного времени. Если мощность не превышает мощность резистора, то производительность резистора не ухудшается.

Но если мощность, подаваемая на резистор, превышает его максимальную номинальную мощность, резистор расплавится и сгорит, тем самым повредив цепь. У большинства резисторов максимальная номинальная резистивная мощность указана для температуры окружающей среды 70 градусов Цельсия.

Единицы номинальной мощности

Единица номинальной мощности резистора рассчитывается в ваттах. Электрическая величина ватт обозначается заглавной буквой «Вт». Большинство резисторов имеют номинальную мощность в ваттах. Но иногда мы сталкиваемся с номинальной мощностью, такой как мВт, кВт или МВт.

мВт — это сокращение от Милли Ватт. 1 мВт = 1/1000 Вт.

кВт — сокращение от киловатт. 1кВт = 1000 Вт.

МВт — сокращение от Мегаватт. 1 МВт = 1000000 Вт.

Расчет

Номинальная мощность

Формула номинальной мощности резистора может быть рассчитана с помощью простого уравнения, которое включает в себя напряжение и ток, приложенные к резистору.

P = V× I

Мощность – это произведение напряжения и тока, приложенных к резистору.

Если ток, подаваемый на резистор, равен 1 А, а подаваемое напряжение равно 12 В и резистор работает нормально, то мощность через резистор будет

P = 12 × 1 = 12 Вт

Таким образом, этот резистор будет хорошо работать без любое ухудшение производительности при 12 Вт. Однако максимальная мощность, т.е. номинальная мощность, может составлять 15 Вт, 16 Вт или что-либо выше 12 Вт.

Теперь, идя дальше, нам понадобится закон Ома, который равен

V = I × R

Таким образом, мы можем записать формулу мощности как

P = V × I

P = I × R × I

P = I

² × R

Если мы знаем значение сопротивления и ток, протекающий через него, мы можем легко найти мощность.

Если сопротивление резистора равно 100 Ом, а приложенный ток равен 0,5 А, то мощность будет

P = 0,25 × 100

P = 25 Вт

Таким образом, мощность через резистор будет 25 Вт.

Но что, если мы знаем не величину протекающего тока, а подаваемое напряжение. Тогда снова нам понадобится закон Ома

P = V × I

P = V × V/R [поскольку I = V/R]

Если значение подаваемого напряжения равно 6 В, а сопротивление резистора равно 30 Ом, мощность будет be

P = 6 × 6/30 = 6/5 Вт

Таким образом, мощность на резисторе будет 6/5 Вт.

Мощность резистора

Номинальная мощность или номинальная мощность резистора в основном зависит от физического размера резистора. Если размер резистора большой, номинальная мощность будет больше, и это в основном зависит от площади поверхности резистора.

Резисторы, мощность которых превышает максимальную номинальную мощность, имеют тенденцию воспламеняться, обычно довольно быстро, и повреждать цепь, к которой они подключены. Если резистор должен использоваться вблизи его максимальной мощности, то требуется какая-либо форма радиатора или охлаждения.

Рассеиваемая мощность резистора является основным параметром, который следует учитывать при использовании резистора в определенных схемах.