Vishay Dale 권선 저항기의 펄스 처리 성능

권선 저항기는 장치가 도달해야 하는 최대 온도를 나타내는 정상 상태의 전력 및 전압 정격을 가집니다. 5초 이하의 짧은 시간의 경우 이 정격은 충분합니다. 그러나 저항기는 짧은 시간 동안 훨씬 더 높은 수준의 전력 및 전압을 처리할 수 있습니다(교차점 미만). 예를 들어, 실온에서 RS005는 5W의 연속 정격을 갖지만 1ms 기간 동안 장치는 24,500W를 처리할 수 있고 1μs 동안 장치는 24,500,000W를 처리할 수 있습니다. 이처럼 높은 출력 성능을 보이는 것처럼 보이는 이유는 전력뿐만이 아니라 전력과 시간의 산물인 에너지가 열을 발생시키기 때문입니다. Vishay Dale은 그림 2에 자세히 설명된 정보가 함께 제공되는 경우 응용 제품에 대한 솔루션을 제공할 수 있습니다.

그림 1: Vishay Dale은 다양한 권선 저항기를 제공합니다. (이미지 출처: Vishay Dale)

짧은 펄스(교차점 지속 시간 미만)

짧은 펄스의 경우 저항기에 가해지는 에너지를 결정하는 것이 좋습니다. 교차점보다 작은 펄스의 경우 Vishay Dale 엔지니어링은 모든 펄스 에너지가 저항 요소(전선)에서 방출된다고 가정합니다. 저항기가 제품 수명 동안 제품의 성능 특성을 유지하도록 하기 위해, Vishay Dale에서는 코어, 코팅 또는 리드에 대한 열 손실 없이 저항 요소를 +350°C까지 상승시키는 데 필요한 에너지 양에 대한 분석 및 권장 사항을 기반으로 합니다. 교차점은 상당한 에너지가 전선 자체에서 방출되기 시작하는 시점일 뿐 아니라 현재는 코어, 리드 및 피막 형성제로 방출되는 시점입니다. 이는 펄스가 더 이상 짧은 펄스로 간주되지 않고 이제 긴 펄스로 간주되는 지점입니다.

펄스 처리 성능은 저항 요소의 질량과 비열을 기반으로 하므로 저항기 모델 및 값마다 다릅니다. 전력과 에너지가 정의되면 Vishay Dale은 응용 제품에 가장 적합한 저항기를 결정할 수 있습니다.

교차점

실온에서 RS005 500Ω 저항기의 예:

필수 정보:

ER = 주어진 모델의 에너지 등급, 저항 값 및 주변 온도. Vishay Dale에서 제공, ER = 6.33 J.

PO = 1초에 부품의 과부하 전력 용량. 1초 동안 RS005의 과부하 전력 용량, 10 x 5W x 5초 = 250W/1초 = 250W

교차점 = ER(J)/PO(W)

6.33J/ 250W = 0.0253초

실온에서 RS005 500Ω 저항기의 교차점은 약 25.3ms입니다.

긴 펄스(교차점 5초)

긴 펄스의 경우 대부분의 열은 코어, 리드 및 캡슐화 재료에서 방출됩니다. 결과적으로 짧은 펄스의 계산에서 사용되는 값은 너무 작습니다. 긴 펄스 응용 제품의 경우 규격서의 단시간 과부하 정격이 사용됩니다. 단시간 과부하 강도로 구성된 반복되는 펄스는 극도로 스트레스를 주고 일부 저항기 유형의 고장을 초래할 수 있습니다.

• 5초 펄스에 대한 과부하 전력을 찾으려면 규격서에 명시된 대로 전력 정격에 5 또는 10을 곱합니다.
• 1초 ~ 5초 동안의 과부하 전력 용량을 찾으려면 5초를 곱하여 과부하 전력을 에너지로 변환한 다음, 초 단위의 펄스 폭으로 나누어 전력으로 다시 변환합니다.
• 교차점과 1초 사이의 펄스 지속 시간의 경우 1초 동안 계산된 과부하 전력을 사용합니다.

예

1. RS005 저항기의 과부하 전력은 얼마입니까?

   규격서에서 RS005의 정격은 5W이며 5초 동안 정격 전력의 10배가 소요됩니다(10 x 5W = 50W).

2. 5초 동안 RS005의 에너지 용량은 얼마입니까?

   5초 동안 에너지 용량은 50W x 5초 = 250W·s 또는 J입니다.

3. 1초 동안 RS005의 과부하 전력 용량은 얼마입니까?

   1초 동안 과부하 전력 용량은 250W·s/1초 = 250W입니다.

4. 0.5초 동안 RS005의 에너지 용량은 얼마입니까?

   0.5초의 경우 에너지 용량은 250W x 0.5초 = 125W·s 또는 J입니다.

펄스 성능을 결정하는 데 필요한 정보

그림 2: 펄스 기능과 관련된 이러한 질문에 대한 답을 찾으면 응용 제품 솔루션을 결정하는 데 도움이 됩니다. (이미지 출처: Vishay Dale)

펄스 응용 제품은 방형파, 정전 용량 방식 충전/방전 또는 지수 감소의 세 가지 범주 중 하나로 분류되는 경우가 많습니다. 다음 섹션에서는 각각에 대한 펄스 에너지 계산의 예를 보여줍니다.

방형파

주어진 펄스 지속 시간 동안 저항기에 일정한 전압 또는 전류가 가해집니다.

그림 3: 10Ω 저항기를 통해 1ms 동안 100V_DC의 진폭을 갖춘 방형파에 대한 펄스 에너지 계산의 예입니다. (이미지 출처: Vishay Dale)

정전 용량 방식 충전/방전

커패시터는 주어진 전압으로 충전된 다음 권선 저항기를 통해 방전됩니다.

그림 4: 정전 용량 방식 충전/방전 응용 제품을 위한 펄스 에너지 계산의 예. (이미지 출처: Vishay Dale)

기하급수적 붕괴/낙뢰 서지

응용 제품이 피크 전압에 도달하고 값에 비례하는 속도로 감소합니다. 이는 통상적으로 DO-160E WF4 또는 IEC 6100-4-5에 의해 모델링되며 낙뢰 서지를 나타냅니다.

그림 5: 낙뢰 서지 사고에 대한 펄스 에너지 계산의 예 (이미지 출처: Vishay Dale)

동일한 간격의 반복 펄스

반복 펄스에 대한 펄스 처리 능력을 계산할 때 평균 전력과 개별 펄스 에너지를 고려해야 합니다. 이는 평균 전력이 부품의 평균 열 상승을 설정하고 부품 에너지 용량의 일정 비율을 사용하기 때문입니다. 평균 전력이 사용하지 않는 에너지 부분은 순간 펄스 에너지를 처리하는 데 사용될 수 있습니다. 두 백분율(정격 전력에 대한 평균 전력 및 펄스 처리 능력에 대한 펄스 에너지)을 함께 더할 때 부품 전체 정격의 100%를 초과해서는 안됩니다.

예

다음 예는 동일한 간격의 반복 방형파 펄스를 기반으로 제공됩니다.

그림 6: 이 예는 동일한 간격의 반복 방형파 펄스를 기반으로 합니다. (이미지 출처: Vishay Dale)

1. 펄스 전력 P = V²/R 또는 I²R은 단일 펄스에 대해 계산됩니다.
2. 평균 전력은 다음과 같이 계산됩니다. P_Avg = Pt/T
3. 펄스 에너지를 계산합니다. E = Pt
4. 정격 전력(PR)에 대한 평균 전력의 백분율을 계산합니다. 백분율(전력) = 100 x P_AVG/P_R
5. Vishay Dale 엔지니어링은 저항기 모델, 저항 값 및 주위 온도가 주어지면 펄스 처리 성능(ER)을 제공할 수 있습니다.
6. 펄스 처리 성능에 대한 펄스 에너지의 백분율을 계산합니다. 백분율(에너지) = 100 x E/E_R
7. (4)와 (6)에 백분율을 더합니다. 백분율이 100% 미만이면 선택한 저항기를 사용할 수 있습니다. 백분율이 100%보다 크면 정격 전력이 더 높거나 펄스 처리 능력이 더 높은 저항기를 선택해야 합니다. 응용 제품에 가장 적합한 저항기를 선택하려면 Vishay Dale 엔지니어링에 문의하십시오.

예

200V_DC의 진폭, 20ms의 펄스 폭, 20초의 주기 시간을 갖는 일련의 동일한 간격의 방형파 펄스가 25°C의 주위 온도에서 RS007 100Ω 저항기에 적용됩니다.

1. 펄스 전력은 다음과 같습니다. P = V²/R = (200V)²/100Ω = 400W
2. 평균 전력은 다음과 같습니다. P_AVG = Pt/T = (400W x 0.02초)/20초 = 0.4W
3. 펄스 에너지는 다음과 같이 계산됩니다. E = Pt = 400W x 0.02초 = 8.0W-s 또는 J
4. RS007 저항기의 정격 전력(P_R)은 7W입니다. 정격 전력에 대한 평균 전력의 백분율은 다음과 같이 계산됩니다. P_AVG/P_R x100 = ((0.4W)/(7.0W)) x 100 = 5.7%
5. 주위 온도 25°C에서 Vishay Dale 엔지니어링에서 제공하는 펄스 처리 성능(E_R)은 15.3J입니다.
6. 펄스 처리 성능에 대한 펄스 에너지의 백분율은 다음과 같이 계산됩니다.

   100 x E/E_R = 100 x ((8.0 J)/(15.3 J)) = 52.3%

7. (4) 및 (6)에서 계산된 백분율이 추가됩니다. 5.7% + 52.3% = 58%

이 비율은 전체 정격의 100% 미만이므로 RS007 유형 저항기는 펄스를 충분히 처리합니다.

비유도 저항기

비유도 전력 저항기는 두 개의 권선으로 구성되며 각 권선은 최종 저항 값의 두 배입니다. 이러한 이유로 에너지 용량은 거의 항상 표준 권선 단위보다 큽니다. 비유도성 유형에 필요한 에너지 용량을 계산하려면 에너지를 저항 값의 4배로 나누어 옴당 에너지(J/Ω)를 계산합니다.

예

500Ω 저항기에 적용된 0.2J 펄스를 처리하는 데 필요한 옴 펄스 처리 성능당 에너지는 얼마입니까?

필요한 옴당 에너지는 다음과 같습니다. E/4R = (0.2J)/(4 x 500Ω) = 100 x10^-6J/Ω

이는 응용 제품에 가장 적합한 제품을 찾기 위해 Vishay Dale 엔지니어링에 제공될 수 있습니다.

전압 제한

짧은 펄스 – 짧은 기간 동안 펄스를 가하는 경우의 권선 저항기에 대한 과부하 전압 정격이 설정되지 않았습니다. Sandia Corporation은 20µs 펄스를 사용하여 NS 및 RS 저항기에 대한 연구를 수행했습니다. 이 연구는 이러한 유형의 장치가 펄스 처리 성능을 초과하지 않는 한 인치당 약 20kV가 소요될 것임을 나타냅니다.

긴 펄스 – 교차점에서 5초 사이의 펄스에 대해 권장되는 최대 과부하는 4W 크기 이상의 경우 최대 작동 전압의 √10배, 4W 미만 크기의 경우 최대 작동 전압의 √5배입니다.

퓨즈형 저항기

응용 제품의 목적이 저항기가 특정 조건에서 퓨즈를 개방하는 것인 경우 Vishay Dale은 퓨즈형 저항기를 제공합니다. 일반적인 RS 퓨즈 저항기 유형은 7페이지를 참조하거나, 전체 RS 퓨즈 규격서는 다음 링크를 클릭하세요.

고속 작동, 성형 유형, 특정 응용 분야를 위해 맞춤 설계됨

Vishay Dale에는 다양한 권선 저항기가 있습니다. 또한 특정 응용 제품을 위한 맞춤형 성형 유형의 퓨즈형 저항기를 제공할 수 있습니다. DigiKey는 이러한 유형의 저항기 중 일부를 보유하고 있지만 말 그대로 수백 가지의 가능성이 있습니다. 특정 응용 제품에 적합한 저항기를 맞춤화하는 데 사용할 수 있는 부품 번호 차트와 몇 가지 예를 보려면 그림 7을 참조하세요.

그림 7: 상단에 표시된 예시 저항기는 수백 가지 가능한 변형을 나타냅니다. 특정 응용 제품을 위해 설계된 맞춤형 저항기의 경우 하단의 부품 번호 차트를 사용할 수 있습니다. (이미지 출처: Vishay Dale)