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在电子产品中,耗散是一个相当常见的词,在该行业工作的人非常清楚,或者至少他们应该知道。我说应该,因为显然,情况并非总是如此。好吧,我将更详细地解释为什么我暂时说应该。但现在,让我们专注于耗散的主题。
以音频系统中使用的充满电的电容器(如 3.0 法拉电容器)为例。在这种情况下,如果您要移除电容器以进行存储、更换或对系统进行维护,您肯定希望电容器耗散其电荷。
这是某位绅士未能理解的一点,即使为他提供了细致的细节和必要的步骤。然而,未能遵循正确的放电协议加上电容器在后备箱中滚动加上 WD-40 等于可能激发我最喜欢的乐队之一(The Power Station)写我最喜欢的歌曲之一(Some Like it Hot)的事件。撇开所有的笑话不谈,他的后备箱里热气腾腾,直到今天,他的昵称仍然是 puff-smoky-smoke。
什么是功率耗散?
功率耗散的定义是电子或电气设备产生热量(能量损失或浪费)作为其主要作用的不良衍生物的过程。例如,中央处理器的情况,功耗是计算机体系结构中的主要问题。
此外,电阻器中的功率耗散被认为是一种自然发生的现象。事实仍然是,所有作为电路一部分并在其两端有压降的电阻器都会消耗电能。此外,这种电能转化为热能,因此所有电阻器都具有(功率)额定值。此外,电阻器的额定功率是一种分类,它参数化了它在达到严重故障之前可以耗散的最大功率。
您可能知道,单位瓦特 (W) 是我们表示功率的方式,功率的公式是 P(功率)= I(电流)x E(电压)。根据物理定律,如果电压 (E) 增加,则电流 (I) 也会增加,电阻器的功耗也会增加。但是,如果增加电阻器的值,电流会减小,电阻器的功耗也会降低。这种相关性遵循欧姆定律,该定律将电流的公式表示为 I(电流)= V(电压)÷ R(电阻)。
计算电阻器的功耗
在电子领域,功率耗散也是一个测量参数,用于量化由于效率低下而导致的电路内热量释放。换句话说,功率耗散是衡量电路中有多少功率 (P = I x E) 转化为热量的量度。正如我之前提到的,每个电阻器都有一个额定功率,在设计方面,这允许设计人员评估特定电阻器是否能满足他们在电路中的设计需求。那么,现在,让我们仔细看看如何计算这个关键设计参数。
首先,根据欧姆定律,
V (voltage) = I (current) × R (resistance)
I (current) = V (voltage) ÷ R (resistance)
P (power) = I (current) × V (voltage)
因此,要计算电阻器耗散的功率,公式如下:
P (power dissipated) = I2 (current) × R (resistance)
or
P (power dissipated) = V2 (voltage) ÷ R (resistance)
因此,以上述电路图为参考,我们可以应用这些公式来确定电阻器耗散的功率。
Voltage = 9V
Resistance = 100Ω
I (current) = 9V ÷ 100Ω or I (current) = 90 mA
P (power) = 90 mA × 9V or P (power) = .81 W or 810 mW
P (power dissipated) = V2 (voltage) ÷ R (resistance)
or
P (power dissipated) = 92 ÷ 100
or
P (power dissipated) = 81 ÷ 100 or P (power dissipated) = 810 mW
功耗:好还是坏?
一般来说,不会;但是,在某些情况下,散热是一件好事。以使用镍铬合金等电阻丝的电加热器为例。镍铬合金是一种独特的加热元件,因为它具有成本效益、抗电子流、强度、柔韧性、抗氧化性和高温稳定性。
此外,另一个有利于散热的例子是使用白炽灯泡,它被用作具有成本效益的加热器。总的来说,在正常情况下,散热是不可取的,但在极少数情况下,它将包括控制散热而不是缓和散热的努力。
现在,在处理功率耗散时,这里有一些重要的重点。
确保电阻器的额定功率满足您的电路设计需求。请务必仔细检查您的 IC 的评级是否取决于散热器的使用情况。
如果您正在设计 PCB,请确保您的走线足够大,以保持低电阻并避免过热。
在设计开关电路时,请务必尽可能缩短开关时间。
为了减少开关时间,通过减小线路上的电容,使转换速率尽可能陡峭。此外,在电子领域,转换速率定义为电流、电压或其他电气措施在单位时间内的变化。
作为设计师,您不断面临电子电路设计中始终存在的挑战。设计最关键的方面之一是找到满足您电路需求的正确元件。此外,找到这些组件还意味着它们必须在给定的电压、功率和电流参数内安全运行。因此,计算功耗等参数对于您的整体电路设计至关重要。