Mục đích của 2 điện trở nối tiếp trên bộ chia điện áp


20

Trong sơ đồ / hình ảnh dưới đây, mục đích của 2 điện trở nối tiếp cho bộ chia điện áp là gì? Nhiệt độ, nhiệt chạy trốn, cổ phiếu, giá cả, hoặc cái gì khác?

Cảm ơn bạn.

sơ đồ

mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab

Câu trả lời:


33

Nó thường được thực hiện để đáp ứng các yêu cầu về độ tin cậy cho sự an toàn.

Khi vận hành từ điện áp cao nguy hiểm, mạch cần phải có bảo vệ Điểm duy nhất (SPOF) để đáp ứng các phê duyệt an toàn như CE. Cụ thể, điện áp nguy hiểm thường là trên 50 Vac hoặc 120 VDC, nhưng yêu cầu được nêu trong các tiêu chuẩn mà thiết bị phải được phê duyệt. Nó chắc chắn áp dụng cho 400 VDC của bạn ở đây.

Thiết kế cho SPOF có nghĩa là ảnh hưởng của sự cố của một thành phần duy nhất đối với mạch cần phải được xem xét, đối với mọi thành phần. Đối với SPOF, 'lỗi' có nghĩa là thành phần bị lỗi ngắn mạch hoặc hở mạch. Các thành phần không thất bại theo cách này trong cuộc sống thực nhưng đây là cách nó được xem xét trong SPOF. Mạch không được gây ra các mối nguy hiểm khác, chẳng hạn như hỏa hoạn, gây hại cho người hoặc đánh giá quá cao các thành phần khác, khi một thành phần duy nhất đã thất bại theo cách này.

Xem xét SPOF ở đây, một điện trở loạt từ 400 V có thể bị đoản mạch và cung cấp 400 V qua điện trở 1 K và đầu ra. Vì vậy, hai điện trở loạt được sử dụng thay thế, để bảo vệ mức SPOF. Nếu một lỗi ngắn mạch, cái kia vẫn phải hoạt động vì chúng tôi đang xem xét một điểm thất bại duy nhất.

Mỗi điện trở còn sống phải được đánh giá để xử lý toàn bộ điện áp và công suất mà nó sẽ phải xử lý. Vì vậy, ở đây, bạn sẽ cần các điện trở 1 M được xếp hạng 400 V cộng với dung sai của nguồn cung cấp của bạn cộng với biên an toàn (500 V trở lên?). Và định mức công suất cần phải dành cho điện áp cung cấp 400 V cao nhất trên một điện trở 1 M và 1 K, với sự giảm dần. Vì vậy, hãy xem xét tiêu tán 160 mW và sử dụng ít nhất một điện trở 320 mW, ví dụ 1/2 W.

Tiếp theo, nếu 1 K không thành công mạch hở, trở kháng nguồn 400 V đến 2 M sẽ được gửi đến đầu ra của bạn. Vì vậy, cần phải được xem xét cũng. Bạn có thể sử dụng một điện trở song song thứ hai và tạo ra cả 2 K. Một trong bốn điện trở mà bạn có bây giờ sẽ ảnh hưởng đến điện áp đầu ra của bộ chia tiềm năng, do đó phải được phép. Nếu nó chỉ phát hiện sự có mặt của 400 V, các giá trị điện trở phù hợp sẽ cho phép đầu ra điều khiển một bóng bán dẫn NPN hoặc bộ so sánh điện áp hoạt động từ bất kỳ ba điện áp đầu ra nào do ba bộ chia có thể gây ra (bình thường 2M: 1K, 1M: 1K , 2 triệu: 2K). Nếu bạn đang cố đo 400 V, bạn có thể thêm một mạch phân chia giống hệt thứ hai và thứ ba và đặt chúng qua một mạch biểu quyết đa số để xác định điện áp chính xác (hai trong ba điện áp gần như nhau).

Đây có thể không phải là lý do ban đầu mà mạch của bạn ở đây có hai điện trở nối tiếp, tôi không biết ứng dụng hoặc yêu cầu của nó. Nhưng đó là một lý do tại sao nó nên.

Thiết kế cho độ tin cậy, an toàn và EMC thường bị lãng quên trong các thiết kế mạch trên chức năng thuần túy. Đó là một cách tiếp cận thiết kế rất tốt để xem xét các yêu cầu này trong quan niệm của một mạch, không cố gắng thêm chúng sau này.


Có thể bởi vì tôi chưa bao giờ làm việc với các mạch điện áp cao (ít được tạo ra) mà tôi thấy điều này thực sự phản trực giác, nhưng tôi hiểu chính xác câu trả lời của bạn, rằng mặc dù thiết kế mạch theo cách này làm giảm MTBF, nhưng nó đã được thực hiện khi thất bại Có xảy ra, nó không nguy hiểm về mặt nguy hiểm hỏa hoạn hay vũ trang?
dùng3052786

1
@ user3052786, những bình luận thú vị nhưng đó là một mục tiêu khác. MTBF đang kiểm tra khả năng thất bại: độ tin cậy của chức năng. Đây là kiểm tra hậu quả của một thất bại: độ tin cậy của an toàn, không phải chức năng. Cũng có một bài đọc về dự phòng kép và ba cho các thành phần / hệ thống, đáng để tìm hiểu. Mặc dù ít ứng dụng chung và nội địa hơn, nhưng bạn sẽ cảm thấy tốt hơn khi bay :-)
TonyM

Phải, tôi thấy rằng có những ưu tiên khác nhau, tôi muốn hỏi liệu điều này có cố ý hy sinh độ tin cậy của chức năng để giảm thiểu hậu quả của một thất bại. Bởi vì đối với tôi, dường như việc sử dụng hai điện trở như trong trường hợp này sẽ làm tăng khả năng thất bại (như trong chức năng bị suy giảm), bởi vì nó là một thành phần khác có thể thất bại.
dùng3052786

Nhưng ngay cả khi nó không thành công và nó bị đoản mạch (điều mà tôi chưa từng thấy, nhưng như tôi đã nói, tôi đã không được tiếp xúc với nhiều thiết kế công suất cao), tải đột ngột không tồn tại không kích hoạt một chuỗi các sự cố thảm khốc có thể xảy ra ở các bộ phận ở hạ lưu, bởi vì các điện trở khác có đủ khoảng trống để tản nhiệt để xử lý dòng điện cao hơn?
dùng3052786

@TonyM: bảo vệ SPOF đôi khi cũng đi theo thiết kế "không an toàn". Điều đó có nghĩa là, trong nguyên nhân của bất kỳ thất bại, thiết kế rơi vào trạng thái không nguy hiểm. Một ví dụ điển hình khác cho thiết kế an toàn thất bại là liên quan đến các định nghĩa mức logic cho tín hiệu cảnh báo: tức là tín hiệu thấp hoạt động để phát hiện dây bị cắt làm báo động hoặc tín hiệu cao đang hoạt động để phát hiện ngắn mạch là báo động.
khoe khoang

17

Hầu hết các điện trở, đặc biệt là SMD (thậm chí lớn hơn 1210) không được đánh giá cho 400V.

Vì vậy, một trong những khả năng là họ đã sử dụng 2 chuỗi để phân chia yêu cầu điện áp.

Trong khi các điện trở được xếp hạng cao hơn tồn tại, có những yếu tố khác cần xem xét như chi phí, tính sẵn có, thời gian thêm để lấy nguồn, một thành phần bổ sung để đặt vào máy chọn và đặt, v.v. (ví dụ: hầu hết các nhà PCBA sẽ có 1M điện trở tiêu chuẩn, nhưng không có khả năng là những điện áp cao). Vì vậy, tất cả mọi thứ được coi là có thể rẻ hơn khi chỉ sử dụng 2 tiêu chuẩn. Nó cũng cho phép linh hoạt hơn trong trường hợp các điện áp cao hết hàng, v.v.

Cũng xem xét rằng ngay cả khi bạn có 1210 điện trở có thể chịu được 400V, dung sai của dây leo PCB có thể yêu cầu khoảng cách lớn hơn chính điện trở, vì vậy bạn cần một điện trở lớn hơn hoặc nhiều hơn một.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Từ bảng dữ liệu này của Panasonic.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Từ bảng dữ liệu Vishay này .


Bạn đã xem những datasheets này chưa? Bạn có thể 700V cho gói 1206 và 1000V cho gói 1210? vishay.com/docs/49876/_tnpve3_vmn-pt0447-1504.pdf vishay.com/docs/28881/tnpve3.pdf
Ugur Baki

5
Đó là những điện trở khá cụ thể, tôi không bao giờ nói chúng không tồn tại. Tôi đề cập đến "nhất" trong câu trả lời của tôi cụ thể là do điều đó. Hầu hết thời gian sử dụng 2 hoặc 3 điện trở có sẵn "thông thường" dễ dàng hơn so với nguồn điện áp cao (khi đó bạn có PCB creep và dung sai khoảng cách, không phụ thuộc vào dung sai của thiết bị). Dù sao, vì không có nhiều thông tin về mạch / bối cảnh, ngoài thực tế là bộ lọc điện áp / bộ lọc RC, nó khá khó để suy đoán vượt ra ngoài điều đó.
Wesley Lee

Quan điểm của tôi là, hầu hết các kỹ sư hoặc nhà fab sẽ có điện trở 1M với xếp hạng tiêu chuẩn trong kho. Nếu bạn muốn những người xếp hạng điện áp cao, bạn sẽ phải đặt hàng cụ thể, cuộn mới để gắn trên máy chọn và đặt, v.v.
Wesley Lee

Cám ơn vì sự quan tâm của bạn. Vui lòng kiểm tra các liên kết này. Cái thứ nhất là 1Mohm và cái thứ hai là 2Mohm . Cùng giá và cùng gói. Có thể sử dụng 2Mohm cho ứng dụng này trong cùng điều kiện không? digikey.com/product-detail/en/vishay-dale/TNPV12101M00BEEN/... digikey.com/product-detail/en/vishay-dale/TNPV12102M00BEEN/...
Ugur Baki

1
@UgurBaki - một yếu tố khác cần xem xét là khoảng cách giải phóng mặt bằng / khoảng cách PCB (chúng hơi khác một chút). Các gói 1206/1210 dường như có 2 mm giữa các miếng hàn, hơi quá gần với 400VDC và có thể không an toàn.
Wesley Lee

9

V2/R(V/2)2/(R/2)= =V2/2R


1
Đây là câu trả lời đơn giản nhất (và có lẽ đúng). Điện trở 2x1M @ 1 / 3W có thể tiêu tan một cách an toàn tới 2 / 3W, ở mức tối đa 400V là 1.6mA, so với 1 / 3W trên mỗi điện trở cho 0.8mA max @ 400V. Ngay cả khi tải <0,8mA, họ có thể lập kế hoạch cho các dòng cực đại (xâm nhập, tăng, v.v.)
Doktor J
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.