1、繞線電阻容許脈衝負載

 

繞線功率電阻一般根據持續功率確定額定功率。然而，由於（電阻成分）用量多且熱容量高，電阻成分和繞線僅在中等溫升過程中即可吸收大量能量。因此，繞線功率電阻是脈衝負載應用的理想選擇。

 

2
、額定脈衝負載能力很重要

 

由you於yu頻pin率lv和he電dian壓ya轉zhuan換huan器qi的de廣guang泛fan使shi用yong
，額e定ding脈mai衝chong負fu載zai能neng力li變bian得de越yue來lai越yue重zhong要yao。脈mai衝chong負fu載zai能neng力li通tong常chang隻zhi按an一yi次ci脈mai衝chong的de一yi定ding功gong率lv或huo能neng量liang和he持chi續xu時shi間jian象xiang征zheng性xing來來規gui定ding。列lie出chu幾ji個ge脈mai衝chong振zhen幅fu和he持chi續xu時shi間jian規gui定ding脈mai衝chong負fu載zai能neng力li的de情qing況kuang極ji為wei少shao見jian。如ru果guo電dian阻zu所suo受shou脈mai衝chong衝chong擊ji持chi續xu時shi間jian不bu在zai數shu據ju表biao顯xian示shi的de範fan圍wei內nei，且qie超chao出chu絕jue熱re邊bian界jie條tiao件jian的de範fan圍wei
，則ze很hen難nan計ji算suan最zui大da允yun許xu脈mai衝chong負fu載zai。而er理li論lun基ji礎chu結jie合he有you限xian元yuan模mo擬ni

，可ke以yi計ji算suan出chu電dian阻zu在zai幾ji乎hu無wu限xian脈mai衝chong持chi續xu間jian隔ge下xia的de功gong耗hao，即ji從cong非fei常chang短duan的de脈mai衝chong到dao持chi續xu脈mai衝chong的de熱re性xing能neng。

 

3、電動汽車需要脈衝負載能力

 

電dian動dong汽qi車che需xu要yao高gao脈mai衝chong負fu載zai高gao，限xian製zhi電dian容rong器qi充chong放fang電dian電dian流liu是shi繞rao線xian電dian阻zu在zai電dian動dong汽qi車che領ling域yu中zhong的de典dian型xing應ying用yong。為wei了le保bao持chi生sheng產chan工gong藝yi盡jin可ke能neng簡jian單dan，首shou選xuan方fang法fa是shi將jiang所suo有you電dian子zi器qi件jian焊han接jie到daoPCB上，而不使用“外部”電阻。這種情況下，可將若幹小的繞線功率電阻直接焊到PCB上，取代單個大的繞線功率電阻。

 

4
、脈衝負載產生熱量

 

根(gen)據(ju)電(dian)阻(zu)散(san)熱(re)便(bian)能(neng)夠(gou)評(ping)估(gu)電(dian)脈(mai)衝(chong)負(fu)載(zai)的(de)影(ying)響(xiang)。一(yi)種(zhong)有(you)效(xiao)方(fang)法(fa)是(shi)假(jia)定(ding)牛(niu)頓(dun)冷(leng)卻(que)定(ding)律(lv)成(cheng)立(li)，即(ji)溫(wen)變(bian)率(lv)與(yu)熱(re)電(dian)阻(zu)及(ji)其(qi)冷(leng)卻(que)封(feng)裝(zhuang)材(cai)料(liao)的(de)溫(wen)差(cha)成(cheng)正(zheng)比(bi)，後(hou)者(zhe)溫(wen)度(du)是(shi)恒(heng)定(ding)的(de)。在(zai)水(shui)泥(ni)型(xing)繞(rao)線(xian)電(dian)阻(zu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)（如AC-AT係列）
，封裝材料是繞線四周的水泥。不過
，以下論證也可用於漆包或繞線電阻。

 

5
、絕熱邊界條件下的脈衝負載

 

假定牛頓冷卻定律成立，因此繞線或電阻成分瞬時溫變與最大溫度成正比
，可得出描述繞線和電阻溫度隨時間變化的指數函數。

 

圖1：R=47Ω瓷芯AC05-AT（藍曲線）和電阻線（紅曲線）脈衝負載限製。兩條曲線通常組合在一起：組合1（黑曲線）低估允許的過載（藍點）
；組合2（綠線）高估所示扭折處脈衝負載極限（約0.05秒）

 

圖1中，藍線和紅線分別顯示瓷芯AC05-AT 47Ω電阻及其繞線各自的脈衝負載極限。整個電阻最大脈衝負載能力通常是兩條曲線的簡單組合。一種方法是牛頓冷卻型指數函數，圖1中組合1
，它遠低於5秒標稱功率規定的過載額定值10倍
，因此低估了這一脈衝持續時間的脈衝負載能力。另一種方法
，圖1中組合2，高估了所示扭折處（約0.05秒處）脈衝負載能力

，因為計算繞線溫度極限時未考慮瓷芯的熱量。

 

6、脈衝負載FE模擬

 

利用有限元（FE）模擬
，通過分析電阻器內的熱流和溫度分布，很容易看出整個AC05-AT電(dian)阻(zu)在(zai)脈(mai)動(dong)電(dian)負(fu)載(zai)下(xia)緩(huan)慢(man)變(bian)熱(re)。電(dian)阻(zu)線(xian)在(zai)脈(mai)衝(chong)過(guo)程(cheng)中(zhong)升(sheng)溫(wen)

，然(ran)後(hou)冷(leng)卻(que)。電(dian)阻(zu)其(qi)他(ta)部(bu)分(fen)被(bei)熱(re)脈(mai)衝(chong)加(jia)熱(re)的(de)速(su)度(du)也(ye)延(yan)慢(man)了(le)。脈(mai)衝(chong)負(fu)載(zai)持(chi)續(xu)時(shi)間(jian)在(zai)有(you)限(xian)元(yuan)模(mo)擬(ni)中(zhong)並(bing)不(bu)重(zhong)要(yao)
，隻(zhi)要(yao)邊(bian)界(jie)條(tiao)件(jian)得(de)當(dang)。因(yin)此(ci)，從(cong)繞(rao)線(xian)（ms範圍）到電阻近乎連續負載（100s範圍）jueredejiaodukan，jihukeyimonidianzuheraoxianrenhemaichongchixushijianneidewendu。congerkegenjuraoxianguidingdezuidayunxuwendulaiquedingyunxudezuidadianmaichongfuzai。

 

7、延伸歸納

 

通tong過guo延yan伸shen繞rao線xian熱re擴kuo散san特te征zheng時shi間jian
，可ke以yi歸gui納na多duo個ge脈mai衝chong持chi續xu時shi間jian的de有you限xian元yuan模mo擬ni結jie果guo，從cong而er確que定ding修xiu正zheng係xi數shu
，結jie合he指zhi數shu函han數shu，根gen據ju牛niu頓dun冷leng卻que定ding律lv給gei出chu溫wen度du。

 

8、非絕熱邊界條件下的脈衝負載

 

上述修正係數可從繞線角度計算非絕熱邊界條件下的脈衝負載極限（圖2）。不(bu)過(guo)，未(wei)涵(han)蓋(gai)長(chang)脈(mai)衝(chong)持(chi)續(xu)期(qi)間(jian)整(zheng)個(ge)電(dian)阻(zu)的(de)脈(mai)衝(chong)負(fu)載(zai)極(ji)限(xian)。但(dan)是(shi)，如(ru)果(guo)把(ba)整(zheng)個(ge)電(dian)阻(zu)熱(re)擴(kuo)散(san)特(te)征(zheng)時(shi)間(jian)延(yan)伸(shen)較(jiao)長(chang)脈(mai)衝(chong)持(chi)續(xu)時(shi)間(jian)，則(ze)非(fei)絕(jue)熱(re)極(ji)限(xian)曲(qu)線(xian)可(ke)以(yi)涵(han)蓋(gai)連(lian)續(xu)負(fu)載(zai)極(ji)限(xian)曲(qu)線(xian)（圖2）。

 

圖2：從繞線角度看非絕熱邊界條件下最大允許脈衝負載（藍曲線），根據相應熱擴散特征時間進行校正（紅曲線）。常見極限曲線很大程度上低估脈衝持續時間的脈衝負載能力，圖中所示從0.1 秒到10秒不等
，供參考（黑虛線）。

 

9、用於其他阻值和電阻

 

通過適當延伸，可以歸納特定電阻（本文為AC05-AT，47Ω）熱狀態的有限元模擬結果。這樣，所得結果不僅可以用於所有阻值（繞線配置）的AC05-AT，而且可以應用於所有其他AC-AT類型的電阻，因為它們的結構相似。

 

這種方法甚至可以用於所有其他相似類型的電阻
，如G200係列，無需額外的FE模擬

，因此效率極高。對於客戶的好處是能夠及時準確地解決脈衝負載能力的問題。

 

 

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