Wärmemanagement für Arcol HS50/HS100 50/100W Drahtwiderstände

Ich entwerfe eine 100-W-Dummy-Last für einen Gitarrenverstärker mit Arcol HS50- und HS100-Widerständen. Hier ist ein Link zum Datenblatt:

http://www.arcolresistors.com/wp-content/uploads/2014/03/HS-Datasheet.pdf

16 Ohm Blindlast

Das ist meine 16 Ohm Dummy Load. Im schlimmsten Fall werden 100 W an seinem Eingang angezeigt. R1 ist der Widerstand, um den ich mir Sorgen mache.

Ich habe diese Widerstände noch nie zuvor verwendet und frage mich, ob sie mein Board in meinem Design überhitzen oder verziehen könnten.

Aktuelles Board-Layout

Hier sehen Sie meinen ersten Versuch, Kühlkörper zu erstellen. R1 ist ein 16-Ohm-HS100-Widerstand (100 W), während RZ8 ein 16-Ohm-HS50-Widerstand (50 W) ist. Es wird einen Schalter geben, um RZ8 parallel mit der 16-Ohm-Last zu verbinden, um der Quelle eine 8-Ohm-Last zu präsentieren.

Wird dies ausreichen, um diese Widerstände in einem sicheren Temperaturbereich zu halten, wenn der Eingang 100 W drückt?

Meine thermischen Durchkontaktierungen haben einen Bohrdurchmesser von 0,1 mm und einen Abstand von 1,2 mm, der sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Schicht mit der Grundebene verbunden ist. Ich habe eine Stoppmaske platziert, um die Masseebene unter diesen Widerständen sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Ebene der Platine freizulegen.

Ich weiß, dass dies ein tiefes Thema ist, und ich bitte niemanden, durchzugehen und die ganze Mathematik für mich zu erledigen. Ich suche jemanden mit Erfahrung mit diesen Widerständen, der mich wissen lässt, ob es eindeutig zu einem katastrophalen Ausfall führen wird oder ob meine Kühlkörper eine Chance haben, die Arbeit zu erledigen.

Ich bin auch neugierig, wie andere Leute diese in ihren Designs verwenden. Kann mir jemand zeigen, wie er diese Widerstände erfolgreich auf einer Leiterplatte montiert hat und wie er die Hitze bewältigen konnte?

Bitte teilen Sie mir mit, wenn ich wichtige Informationen ausgelassen habe. Danke schön.

Zeigen Sie einfach die Worst-Case-Konfiguration von Widerständen und fügen Sie Links zu Ihrer Frage zu Datenblättern hinzu. Alle anderen Schaltungen machen es schwierig herauszufinden, was Ihre Schaltung wirklich ist, also vereinfachen Sie sie.
@Andyaka danke für die schnelle Antwort. Ich habe meine Frage bearbeitet und bearbeitet, hoffentlich ist sie jetzt klarer. Diese Schaltung besteht aus zwei Teilen: Dummy Load und Pad/Line Out. Meine Frage hat nur mit der Wärme in der Dummy-Last zu tun, sodass wir den Line-Out-Teil vorerst ignorieren können. Entschuldigung für die Verwirrung.
Wenn jemand anderes nach ähnlichen Informationen sucht, ist dies ein nützliches Dokument
Ein willkürlicher Kommentar: Ich frage mich, ob der Niedergang gewöhnlicher Glühlampen, die deutlich mit der Wattzahl in SI-Einheiten gekennzeichnet und freigelegt sind, damit Sie sich die Hand daran verbrennen können, zu einem weniger intuitiven Verständnis der Wärmeableitung bei „jüngeren Spielern“ führt.
@SpehroPefhany, da hast du einen Punkt, ich denke, viele jüngere Leute wie ich haben in ihren Designs meistens nur LEDs anstelle von Lampen verwendet und müssen sich normalerweise keine großen Sorgen um Wärme machen, es sei denn, es handelt sich um Spannungsregler oder Leistungstransistoren usw. .In meinem Fall konnte ich bisher für viele Dinge hier und da TO-220-Kühlkörper hinzufügen, aber dies war das erste Mal, dass ich versuchte, etwas zu entwerfen, das 100 W ableitet. Es ist nicht so, als hätte ich noch nie die Wärme einer Lampe gespürt und ihre Nennleistung gesehen, ich musste nur nie dafür entwerfen oder die Wärme so genau steuern.

Antworten (2)

Nun, hier ist die Grundlage für die Bewertung aus dem Datenblatt von Vishay-Dale :

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

30 cm x 30 cm x 3 mm dick ist wahrscheinlich erheblich mehr als Ihre Leiterplattenfläche, und die Wärmeleitfähigkeit der Leiterplatte ist nicht so gut wie bei massivem Aluminium, sodass Ihre Wärmeverteilung nicht so gut ist. Selbst wenn dies der Fall wäre (was nicht der Fall ist), kann der für einen Aluminium- und Keramikwiderstand akzeptable Temperaturanstieg für Ihr PCB-Material zu hoch sein.

Vielleicht kannst du 10W Dauerleistung daraus ziehen. Eine Alternative wäre der Kauf eines gerippten Kühlkörpers mit einem angegebenen °C/W-Anstieg und einem Design für einen angemessenen Temperaturanstieg bei den normalen Betriebsbedingungen im ungünstigsten Fall. Sie könnten erwägen, einen Lüfter hinzuzufügen, aber das würde eine Stromquelle erfordern.

Danke das ist sehr hilfreich! Ich schätze also, die meisten Leute montieren diese Widerstände normalerweise direkt an Kühlkörpern irgendwo in ihrem Gehäuse und führen dann Drähte zur Platine? Ich bin gespannt, ob es für mich eine Möglichkeit gibt, diese auf der Platine montiert zu lassen und gleichzeitig die Wärme angemessen zu verwalten, aber es hört sich so an, als wäre jeder geeignete Kühlkörper zu groß. Ich versuche nur zu verstehen, wie jemand damit davonkommen könnte, diese direkt auf einer Leiterplatte zu montieren, da Eagle sogar ein Paket für sie herstellt.
Rechts - Chassishalterung oder Kühlkörper und Kabel. Es gibt viele Gründe, einen Widerstand zu überbewerten – um Überspannungen zu nehmen, konservativ zu sein usw. Wenn Sie keinen Funktionsgenerator in Ihren Verstärker einspeisen, kann die tatsächliche durchschnittliche Ausgangsleistung erheblich geringer sein als die Spitze, aber ich nehme an, Sie sind es unter Berücksichtigung dessen.
Ja, wenn das alles fertig ist, wird die Quelle eine Gitarre sein, kein Funktionsgenerator. Aber ich wollte konservativ sein und sicherstellen, dass diese Dummy-Last niemals durch irgendein Signal beschädigt wird, das aus einem 100-W-Verstärker kommen könnte. Auch wenn ich die meiste Zeit nur meine eigenen 22W- oder 50W-Verstärker verwenden werde, wahrscheinlich nicht einmal bei voller Lautstärke. Vielen Dank für die Klarstellung zur Überbewertung der Widerstände. Ich vermutete, dass dies das einzige Mal wäre, dass sie ohne Hitzeprobleme auf der Platine montiert werden könnten. Ich freue mich sehr über Ihre ausführliche Antwort, das hat mir einiges klar gemacht!

Standard-PCB-Folie (die Standarddicke) hat Rthermal von 70 Grad Cent pro Watt PRO Folienquadrat für Folienquadrate jeder Größe.

Beim Versuch, Wärme vertikal auf der Leiterplattenskizze nach oben zu bewegen, befinden sich etwa 2 Folienquadrate bis zum anderen (kleineren) Widerstand, daher beträgt Rtherm 70/2 = 35 Grad Cent pro Watt.

Wenn Sie versuchen, Wärme nach rechts und dann nach oben zu bewegen, haben Sie ungefähr 3 Folienquadrate, daher hat dieser Pfad Rtherm von 70/3 ~~ 25 Grad Cent pro Watt.

Wenn Sie diese beiden Pfade kombinieren, verwenden Sie Produkt/Summe = 35*25/(35 + 25) oder 900/60 = 15 Grad Cent pro Watt. Und du hast 100 Watt.

Somit beträgt die Temperatur des Widerstands MINDESTENS 15 * 100 = 1.500 Grad Celsius, vorausgesetzt, die Oberkante der Leiterplatte wird auf Raumtemperatur gehalten.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

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