Hướng dẫn Chọn Điện Trở Chịu Nhiệt Độ Cao

Tôi không khuyến khích bạn đặt thiết bị điện tử của mình vào lò nhiệt độ cao, nhưng một số thiết bị cần hoạt động trong hoặc xung quanh môi trường nhiệt độ cao. Độ tin cậy trở thành mối quan tâm lớn trong những tình huống như vậy, đặc biệt là khi nhiệt độ trở nên nóng đến mức hàn có thể tan chảy. Thiết kế bảng mạch cho những môi trường này là một thách thức riêng biệt, nhưng các nhà thiết kế vẫn cần tìm kiếm các linh kiện có thể chịu đựng được những nhiệt độ này và hoạt động đáng tin cậy. Một số lĩnh vực bao gồm điện tử công suất cao sẽ hoạt động trong chân không, thiết bị giám sát công nghiệp và thiết bị khoa học.

Nhờ vào các linh kiện bán dẫn chịu nhiệt độ cao được xây dựng trên GaN/SiC, sự tập trung vào độ tin cậy giờ đây chuyển từ bán dẫn sang các linh kiện thụ động. Có một loạt các điện trở chịu nhiệt độ cao có sẵn trên thị trường, và những linh kiện này giúp đảm bảo độ tin cậy tổng thể cho các thiết bị mới của bạn. Dưới đây là những điều bạn cần biết khi lựa chọn điện trở chịu nhiệt độ cao và một số linh kiện ví dụ cho hệ thống chịu nhiệt độ cao tiếp theo của bạn.

Điều gì làm cho điện trở chịu nhiệt độ cao khác biệt?

Điện trở có nhiều hình thức, bao gồm phim kim loại và oxit kim loại, điện trở foil và carbon, gốm, và điện trở quấn dây. Điện trở được thiết kế cho các mức công suất thấp và nhiệt độ thấp đến trung bình có thể thể hiện sự thay đổi lớn trong điện trở khi vượt quá các mức đánh giá này. Cơ bản là, điện trở có thể trở thành mạch ngắn hoặc mạch hở một khi nó cháy. Điều làm cho điện trở chịu nhiệt độ cao khác biệt so với các loại điện trở khác là vật liệu bao bọc. Đây là điểm thất bại chính trong một điện trở ở công suất tiêu thụ cao/nhiệt độ cao.

Về bản chất, điện trở chịu nhiệt độ cao được xây dựng với vật liệu bao bọc sẽ không nứt, chảy, hoặc gây áp lực cơ học lên phim/bộ dây bên trong ở nhiệt độ cao. Các vết nứt trong vật liệu bao bọc có thể hình thành do sự khác biệt trong hệ số giãn nở nhiệt của các vật liệu khác nhau trong điện trở. Áp lực cơ học cũng có thể được hướng lên phim/bộ dây bên trong ở nhiệt độ cao.

Vì những điện trở này được xây dựng để chịu đựng sự thay đổi thể tích trong quá trình hoạt động hoặc đơn giản là mở rộng bởi một lượng nhỏ hơn, chúng thường có sự biến đổi thấp hơn trong điện trở khi nhiệt độ thay đổi. Điện trở chịu nhiệt độ cao cũng có xu hướng được cứng cáp hơn; ngoài khả năng chịu đựng nhiệt độ cao hơn, chúng cũng là các linh kiện lỗ thông hơi, có thể cắm, hoặc lắp trên khung. Điều này là bởi vì chúng cần phải chịu đựng được nhiệt độ nơi hàn sẽ tan chảy, vì vậy chúng không có sẵn dưới dạng linh kiện SMD.

Thông số quan trọng của điện trở chịu nhiệt độ cao

Khi lựa chọn điện trở chịu nhiệt độ cao, có một số thông số quan trọng cần được chú ý. Các thông số quan trọng cho các điện trở này đều tập trung vào độ tin cậy về điện trở và công suất định mức dưới tải điện và nhiệt. Khi nhiệt độ của linh kiện thay đổi, điện trở của nó cũng sẽ thay đổi. Tất cả các điện trở đều tiêu tán công suất điện dưới dạng nhiệt, điều này sau đó làm tăng nhiệt độ của linh kiện. Bởi vì khi điện trở của linh kiện thay đổi ở nhiệt độ cao, công suất nó tiêu tán dưới dạng nhiệt cũng thay đổi! Các mối quan hệ giữa tiêu tán công suất, nhiệt độ môi trường và điện trở có thể được tóm tắt trong hai thông số quan trọng:

• Hệ số nhiệt độ của điện trở. Giống như thermistors, tất cả các điện trở đều có hệ số nhiệt độ của điện trở. Thông số này cho bạn biết điện trở thay đổi như thế nào khi nhiệt độ của linh kiện thay đổi. Các giá trị điển hình cho các điện trở chịu nhiệt độ cao chính xác cao là hàng trăm ppm mỗi °C.

• Giảm công suất theo nhiệt độ. Thông số này cho bạn biết công suất tiêu tán tối đa của linh kiện thay đổi như thế nào khi linh kiện nóng lên. Điều này có thể được chỉ định theo nhiệt độ môi trường, đây là cách dễ nhất để hiểu về giảm công suất. Khi nhiệt độ môi trường cao hơn, công suất tiêu tán tối đa của linh kiện sẽ thấp hơn. Điều này thường được tóm tắt trên một đồ thị tuyến tính với độ dốc âm.

Thông số quan trọng khác cần xem xét là kiểu lắp đặt. Các linh kiện lắp trên khung xe là kiên cố nhất, nhưng chúng sẽ không lắp vào PCB trừ khi bạn bao gồm các lỗ lắp đặt. Các linh kiện này thường có sẵn dưới dạng linh kiện qua lỗ, có thể sau đó được cắm vào một ổ cắm cơ khí hoặc gắn trực tiếp vào PCB. Các ví dụ dưới đây cho thấy một số điện trở chịu nhiệt độ cao giá rẻ.

TE Connectivity, SBC Series

Dòng SBC của các điện trở dây gốm từ TE Connectivity được xây dựng để chịu đựng công suất tiêu tán cao và được đánh giá hoạt động ở nhiệt độ lên đến hàng trăm °C. Các điện trở này là linh kiện qua lỗ và có đặc tính giảm công suất rất mong muốn cho một số ứng dụng công nghiệp công suất thấp. Chúng cũng có hệ số nhiệt độ của điện trở thấp là 200 ppm/°C (400 ppm/°C dưới 18R) và chỉ +/- 3% biến đổi điện trở qua 1000 giờ tải ở 70 °C. Một ví dụ là SBCHE15330RJ, có công suất tối đa là 17 W và nhiệt độ tối đa là 350 °C.

Dòng SBC của các điện trở dây quấn gốm từ TE Connectivity là các điện trở nhỏ với đánh giá nhiệt độ tối đa 250 °C. Các điện trở này lý tưởng cho các ứng dụng công suất cao chính xác; chúng không thay đổi điện trở khi tải 1000 V trong 1 phút. Các linh kiện qua lỗ này có biến thể điện trở +/- 5% qua 1000 giờ tải ở 70 °C. Chúng cũng không cháy ở 16x công suất định mức trong 5 phút. So với các điện trở chịu nhiệt độ cao khác từ TE Connectivity được trình bày ở trên, các điện trở này không giảm công suất tới ~80 °C. Một ví dụ linh kiện là điện trở gốm dây quấn SQMW7100RJ 100 Ohm/7 W.

Stackpole Electronics, Dòng KAL

Dòng KAL của các điện trở dây quấn gắn trên khung từ Stackpole Electronics là một bộ linh kiện khác lý tưởng cho môi trường công nghiệp ở nhiệt độ cao. Một ví dụ linh kiện là điện trở KAL50FB50R0 50 Ohm, có công suất định mức lên đến 50 W và đánh giá nhiệt độ tối đa 275 °C. Linh kiện này cũng có hệ số nhiệt độ điện trở rất thấp là 20 ppm/°C. Kiểu gắn trên khung của điện trở này làm cho nó lý tưởng cho môi trường công nghiệp, bên trong xe cộ, hoặc trong thiết bị có độ rung hoặc chuyển động đáng kể.

Sản phẩm công nghiệp tiếp theo của bạn sẽ cần phải chịu được các điều kiện khắc nghiệt, bao gồm nhiệt độ cao, độ ẩm cao, tiếp xúc với nhiều loại hóa chất, rung động, và các nguy hiểm khác. Các điện trở chịu nhiệt độ cao được trình bày ở trên chỉ là một số trong nhiều linh kiện sẽ đảm bảo hệ thống công nghiệp tiếp theo của bạn vẫn đáng tin cậy. Các tính năng tìm kiếm và lọc linh kiện từ Octopart ở đây để giúp bạn thu hẹp xuống các linh kiện phù hợp cho hệ thống tiếp theo của bạn. Hãy thử Hướng dẫn Chọn Phần của chúng tôi khi bạn đang tìm kiếm các linh kiện điện tử.

Luôn cập nhật với các bài viết mới nhất của chúng tôi bằng cách đăng ký nhận bản tin của chúng tôi.