Warum sollte ein Schaltungsdesigner parallele Widerstände verwenden?

Ich habe dieses nachgebaute Schema eines Lipo-Ladegeräts im Bmax6-Stil überprüft.

Nach meinem Verständnis wird diese Schaltung verwendet, um überschüssige Ladung in einer Zelle beim Ausgleichsladen abzuleiten. Die Schaltung verwendet ein paralleles Widerstandsnetzwerk als Stromsenke (R146, R152, R158, R164, R174, R180). Es scheint, dass alle 6 Widerstände 120 Ω haben und somit das Netzwerk einen Gesamtwiderstand von 20 Ω hat (wenn ich richtig gerechnet habe).

Ausgleichsladeschaltung, die ein paralleles Widerstandsnetzwerk zeigt

Warum sollte der Schaltungs-/PCB-Designer diese Konfiguration gegenüber einem einzelnen 20-Ω-Widerstand wählen? Welche Vor- und Nachteile sind dabei zu beachten?

Wahrscheinlich billiger, besonders wenn es sich um SMD handelt und der einzelne Hochleistungswiderstand drahtgebunden ist.
Bei anderen Anwendungen besteht ein häufiger Grund darin, eine Anzahl unterschiedlicher Komponenten einzusparen. Das Entnehmen von drei 10k-Widerständen von einer einzelnen Rolle ist Maschinenzeit, während das Einlegen von zwei Rollen mit 10k und 5k in die Maschine Bedienerzeit ist. Wenn Sie also zwei 10k-Widerstände parallel schalten, sparen Sie manuelle Arbeit beim Zusammenbau.
Optimierte Lösungen widersprechen häufig der menschlichen Intuition. Gerade weil wir schlecht darin sind, uns kreative Möglichkeiten auszudenken, um effizient zu sein, erscheinen uns optimale Lösungen oft albern. Wenn Sie so etwas Seltsames sehen, liegt das in 99 % der Fälle daran, dass es jemandem Zeit, Geld oder beides gespart hat. Die Leute neigen dazu, sich auf die technischen Überlegungen zu beschränken und all die Möglichkeiten zu vergessen, wie sich die Realität verschworen hat, um das ideale Design auf dem Papier zu vereiteln. Wenn Sie sich daran gewöhnt haben, nach Effizienzmacken zu suchen, können Sie diese Art von Fragen leichter selbst herausfinden.

Antworten (6)

Die Verlustleistung wird der Treiber sein.

  • Die Verwendung von sechs parallelen Widerständen ermöglicht die Verwendung von Standardwiderständen, die ein Lagerartikel sein können.
  • Die Verwendung von Standardteilen ermöglicht die Verwendung von automatischen Montageanlagen.
  • Niedrigeres Profil.
  • Die Wärme verteilt sich über eine größere Fläche, was zu niedrigeren Spitzentemperaturen führt.
  • Fähigkeit zu kombinieren, um einen nicht standardmäßigen Wert zu erhalten. Die 20 Ω in Ihrer Frage sind kein E12-Wert, daher ist sie wahrscheinlich nicht in Drahtwicklung verfügbar.
  • Zuverlässigkeit: Wenn einer ausfällt, funktioniert die Schaltung möglicherweise weiter - aber ein Kaskadenausfall ist wahrscheinlich.

Danke an meine kleinen Helfer unten!

E12 kommt mir auch in den Sinn.
Guter Punkt. 20 Ohm ist kein Standardwert.
@winny Ich habe mich das immer gefragt, da ich immer nur für mittlere Stückzahlen entworfen habe, bei denen der Kostenunterschied effektiv 0 (<2 Mio. Einheiten) beträgt. Wie viel Kosten spart es tatsächlich pro Widerstand mit E12 gegenüber E24?
@BeB00 Möglicherweise müssen Sie Prämien für Mitarbeiter der Buchhaltung berücksichtigen, die offensichtliche Kosteneinsparungen nachweisen können.
@BeB00 Wenn Sie für ein großes Unternehmen mit vielen Produkten arbeiten, wird die Vorlaufzeit für ungerade Komponenten gegenüber dem Bestand vorhandener Komponenten in der Produktion zur Realität.
Andererseits besteht die Möglichkeit eines Kaskadenausfalls :)
Ich glaube nicht, dass ein Kostenunterschied zwischen 5% und 1% Widerständen eine Rolle spielt. Persönlich. Aber ich habe auch nicht mehr als 2 Millionen Designs pro Jahr gemacht.
Ein weiterer Faktor ist, dass eine schlechte Lötverbindung die Nettoleitfähigkeit um 16 % verringern kann, aber das wäre besser, als wenn sie die Nettoleitfähigkeit um ~ 100 % verringert.
Unter der Annahme, dass die Toleranz des Widerstandswerts normalverteilt ist, wird der resultierende Widerstand außerdem eine niedrigere Gesamttoleranz haben

Schauen wir uns die Platine an ...

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es sieht so aus, als hätten sie mehrere Widerstände für eine höhere Verlustleistung verwendet. Dies ist durchaus üblich, da mehrere Niederleistungswiderstände möglicherweise billiger sind als ein Hochleistungswiderstand, insbesondere wenn Sie den Wert bereits an anderer Stelle im Design verwenden, was bedeutet, dass Sie sie bereits auf der Bestückungsmaschine geladen haben, sodass Sie dies nicht tun müssen nur für die Leistungswiderstände eine zusätzliche Rolle laden.

Auch mehrere kleine Widerstände können über eine größere Fläche verteilt werden, sodass sie weniger Hot Spots darstellen und mehr Luftkühlung erhalten. Wenn auf der anderen Seite der Platine thermische Durchkontaktierungen zu Kupfer als Kühlkörper vorhanden sind, verteilt das Verteilen der Widerstände die Wärme auch auf diesem Kupferkühlkörper.

Beachten Sie die gelbe JK30-Durchgangslochkomponente, die direkt über den Widerständen sitzt. Es ist eine rückstellbare PTC-Sicherung. Wenn die Widerstände ihn erhitzen, wird seine Auslösestromschwelle niedriger. Vielleicht wird es als Temperatursensor verwendet, um eine Überhitzung der Widerstände zu verhindern ... aber es erfasst nur die Temperatur der oberen beiden Reihen von Widerständen.

Parallelwiderstände sind ein gängiger Ansatz in Balancern. Wie Sie sagen, verteilt Wärme über eine größere Fläche.
Welche Baugröße haben die hier abgebildeten Widerstände? Ich sehe zwei verschiedene Größen. 805 und 1206?
Ich mochte diese Idee - bis ich sah, dass ein Kondensator umgebogen war und 1/3 der Widerstände bedeckte.

Ein weiterer Punkt, den noch niemand erwähnt hat: Redundanz

Wenn ein Hochleistungswiderstand ausfällt, wird die Schaltung wahrscheinlich erheblich beeinträchtigt.

Wenn einer Ihrer 120-Ohm-Widerstände ausfällt (und sonst nichts), erhöht sich der effektive 20-Ohm-Widerstand auf 25 Ohm, kein offener Stromkreis.

Natürlich ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine einzelne Komponente ausfällt und keine allgemeine Aufregung verursacht, gering, aber nicht unmöglich.

Parallele Widerstände, deren Wert stark unausgeglichen ist, können zum Trimmen verwendet werden. Wenn 1 % bei 1.000 Ohm, dann reduziert 1 MegOhm parallel die Gesamtleistung um 0,1 %.

Parallele Widerstände haben eine größere Fläche und sind daher anfälliger für Flusszuflüsse von aggressiven elektrischen Feldern.

Parallele Widerstände können mehr darunter liegende Ebenen haben, zu denen WÄRME durch das isolierende Epoxid-Glasfaser-Substrat ABGELEITET WERDEN KANN. FR-4 hat etwa den 200-fachen Wärmewiderstand von Kupfer, aber dünne Bleche (1/16 Zoll, 1/48 Zoll usw.) sind der Abstand dieser Leiterplatten.

Parallelwiderstände können erforderlich sein, um die thermische Verzerrung zu reduzieren, wo bei Audiomaterial (oder Musik) die Bassnoten den WIDERSTAND stark modulieren und wahrscheinlich die Verstärkung ändern. Diese Verstärkungsänderung wirkt sich auf die hohen Töne als AM-Seitenbänder aus.

Lesen Sie die Arbeit von Walt Jung zur Dimensionierung von Widerständen, um thermische Verzerrungen zu reduzieren, die Leistungs-Audio-Verstärker beeinträchtigen.

Die thermische Zeitkonstante von 1 Kubikzentimeter Silizium (Ton? Keramikbasis von Widerständen?) beträgt 114 Sekunden.

Die thermische Zeitkonstante von 1 Kubikmillimeter (etwa die Größe eines SMT-Widerstands) ist mit 1,14 Sekunden 100-mal schneller.

Die thermische Zeitkonstante eines 100-Mikron-Würfels aus Silizium (vielleicht so groß wie ein großer Widerstand auf der Oberfläche eines integrierten Schaltkreises) ist mit 0,0114 Sekunden 100-mal schneller.

Bei typischen Bauteilgrößen macht E12 vs. E96 oder die Auswahl von 5 % oder 1 % Bauteilen kaum einen Unterschied, da die Bestückungskosten viel bedeutender sind als die Kosten des Widerstands. Doch während eine 4000-teilige Rolle Widerstände bis 1206 ein paar Euro kostet, steigen die Preise für größere Bauteile sehr schnell, die Leistung jedoch nicht. Die Verwendung mehrerer kleiner Komponenten ist vorteilhaft, da sie die Wärme besser verteilen, aber für ein Massenmarktprodukt sind die Herstellungskosten bedeutender.

Wie bereits erwähnt, bieten parallele Widerstände (mit einer bestimmten Nennleistung) eine größere Verlustleistung als ein einzelner. Spart auch die Lagerhaltung von „Sonderteilen“.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die erzeugte Wärme über eine größere Fläche verteilt wird. Hilft, „heiße Stellen“ auf einer Leiterplatte zu vermeiden.

Sie können auch Parallel- oder Reihenwiderstände verwenden, um ungewöhnliche Widerstandswerte zu erzeugen, ohne auf den Kauf bestimmter Werte zurückgreifen zu müssen.

Warum sollte ein Schaltungsdesigner parallele Widerstände verwenden?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v