Scopo di 2 resistori seriali sul partitore di tensione

Nello schema / immagine seguente, qual è lo scopo di 2 resistori seriali per il partitore di tensione? Temperatura, fuga termica, scorte, prezzi o qualcos'altro?

Grazie.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

In genere viene fatto per soddisfare i requisiti di affidabilità per la sicurezza.

Quando si opera da una pericolosa alta tensione, un circuito deve avere una protezione Single Point Of Failure (SPOF) per soddisfare le approvazioni di sicurezza come CE. In particolare, una tensione pericolosa è generalmente superiore a 50 Vca o 120 V CC, ma i requisiti sono indicati negli standard a cui l'apparecchiatura deve essere approvata. Si applica sicuramente al tuo 400 VDC qui.

Progettare per SPOF significa che si dovrà considerare l'effetto di un guasto di un singolo componente sul circuito, per ogni componente. Per SPOF, "guasto" significa che il componente presenta un corto circuito o un circuito aperto. I componenti non falliscono tutti in questo modo nella vita reale, ma è così che viene considerato in SPOF. Il circuito non deve causare ulteriori pericoli, come incendi, danni alle persone o sovraclassificazione di altri componenti, quando un singolo componente ha fallito in questo modo.

Considerando SPOF qui, un singolo resistore in serie da 400 V potrebbe fallire il cortocircuito e fornire 400 V attraverso il resistore da 1 K e l'uscita. Quindi vengono utilizzate invece due resistenze serie, per la protezione a livello di SPOF. Se uno fallisce il cortocircuito, l'altro deve ancora funzionare poiché stiamo considerando un singolo punto di errore.

Ogni resistenza sopravvissuta deve essere classificata per gestire la tensione e la potenza che dovrebbe quindi gestire. Quindi qui, avresti bisogno di resistori da 1 M classificati per 400 V più la tolleranza della tua alimentazione più un margine di sicurezza (500 V o superiore?). E la potenza nominale deve essere per la massima tensione di alimentazione di 400 V su un singolo resistore da 1 M e 1 K, con declassamento. Quindi vediamo una dissipazione di 160 mW e usa almeno una resistenza da 320 mW, ad esempio 1/2 W.

Successivamente, se 1 K non riesce a circuito aperto, l'impedenza della sorgente da 400 V a 2 M verrà erogata all'uscita. Quindi anche questo deve essere considerato. È possibile utilizzare un secondo resistore parallelo e rendere entrambi i 2 K. Un guasto di uno dei quattro resistori che si ottiene ora influirà sulla potenziale tensione di uscita del divisore, quindi deve essere consentito. Se sta solo rilevando la presenza di 400 V, i valori di resistenza adeguati consentirebbero all'uscita di pilotare un transistor NPN o un comparatore di tensione che funzionerebbe da una delle tre tensioni di uscita causate dai tre possibili divisori (2M: 1K normalmente, 1M: 1K , 2M: 2K). Se stai cercando di misurare i 400 V, potresti aggiungere un secondo e un terzo circuito divisore identico e metterli attraverso un circuito a maggioranza di voto per identificare la tensione corretta (due delle tre tensioni quasi uguali).

Questo potrebbe non essere il motivo originale per cui il tuo circuito qui ha due resistori in serie, non conosco l'applicazione o i suoi requisiti. Ma è un motivo per cui dovrebbe.

Progettare per l'affidabilità, la sicurezza e la compatibilità elettromagnetica sono spesso dimenticati nei progetti di circuiti per pura funzionalità. È un ottimo approccio progettuale considerare questi requisiti nella concezione stessa di un circuito, non cercare di aggiungerli in seguito.

La maggior parte dei resistori, in particolare SMD (anche più grandi 1210) non sono classificati per 400V.

Quindi una delle possibilità è che hanno usato 2 in serie per dividere il requisito di tensione.

Sebbene esistano resistori con rating più elevato, ci sono altri fattori da considerare come costo, disponibilità, il tempo aggiuntivo necessario per procurarli, un componente aggiuntivo da mettere nella macchina pick and place, ecc. (Cioè la maggior parte delle case PCBA avrà 1M resistori standard, ma probabilmente non quelli ad alta tensione). Quindi, tutto sommato, può essere più economico usarne solo 2 standard. Offre inoltre maggiore flessibilità nel caso in cui quelli ad alta tensione non siano più disponibili, ecc.

Inoltre, anche se si dispone di resistori 1210 in grado di tollerare 400 V, le tolleranze di scorrimento del PCB potrebbero richiedere distanze maggiori del resistore stesso, quindi è necessario un resistore più grande o più di uno.

Da questa scheda tecnica Panasonic.

Da questa scheda tecnica di Vishay .

Se si dispone di un resistore R di potenza W, con tensione V al di sopra di esso, la potenza dissipata su R sarebbe $V^2/R$. Se è superiore alla potenza nominale del resistore, devi pensare a un'altra opzione. Un'idea veloce sarebbe quella di utilizzare due resistori R / 2 di potenza nominale W simile, in serie. La dissipazione di potenza totale rimane la stessa, ma individualmente dissipano solo metà della potenza$(V/2)^2/(R/2) = V^2/2R$