Gestión térmica para resistencias bobinadas Arcol HS50/HS100 50/100W

Estoy diseñando una carga ficticia de 100 W para un amplificador de guitarra usando resistencias Arcol HS50 y HS100. Aquí hay un enlace a la hoja de datos:

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

Carga ficticia de 16 ohmios

Esta es mi carga ficticia de 16 ohmios. En el peor de los casos, verá 100 W en su entrada. R1 es la resistencia que me preocupa.

Nunca antes había usado estas resistencias y me pregunto si podrían terminar sobrecalentando o deformando mi placa en mi diseño.

Diseño actual del tablero

Puedes ver mi primer intento de crear disipadores de calor aquí. R1 es una resistencia de 16 ohmios HS100 (100W), mientras que RZ8 es de 16 ohmios HS50 (50W). Habrá un interruptor para conectar RZ8 en paralelo con la carga de 16 ohmios para presentar una carga de 8 ohmios a la fuente.

¿Será esto suficiente para mantener estas resistencias en un rango de temperatura seguro cuando la entrada alcanza los 100 W?

Mis vías térmicas tienen un diámetro de perforación de 0,1 mm y están separadas 1,2 mm entre sí y se conectan al plano de tierra en las capas superior e inferior. Coloqué una máscara de tope para exponer el plano de tierra debajo de esas resistencias en las capas superior e inferior de la placa.

Sé que este es un tema profundo y no le estoy pidiendo a nadie que haga todos los cálculos por mí. Estoy buscando a alguien con experiencia con estas resistencias para que me diga si claramente terminará en una falla catastrófica o si mis disipadores de calor tienen la posibilidad de hacer el trabajo.

También tengo curiosidad por saber cómo otras personas los usan en sus diseños. ¿Alguien puede mostrarme cómo montaron con éxito estas resistencias en una PCB y cómo pudieron manejar el calor?

Por favor, hágame saber si he omitido información importante. Gracias.

Simplemente muestre la configuración de resistencias en el peor de los casos y agregue enlaces a su pregunta a las hojas de datos. Todos los demás circuitos dificultan descubrir cuál es realmente su circuito, así que simplifique.
@Andyaka gracias por la rápida respuesta. Seguí adelante y edité mi pregunta, espero que sea más claro ahora. Hay dos partes en este circuito: carga ficticia y pad/salida de línea. Mi pregunta solo tiene que ver con el calor dentro de la carga ficticia, por lo que podemos ignorar la parte de salida de la línea por ahora. Perdón por la confusión.
Si alguien más está navegando y buscando información similar, este es un documento útil.
Un comentario aleatorio: me pregunto si la desaparición de las lámparas incandescentes ordinarias, claramente marcadas con vataje en unidades SI y expuestas para que puedas quemarte la mano con ellas, está dando como resultado una comprensión menos intuitiva de la disipación de calor en los 'jugadores más jóvenes'.
@SpehroPefhany, tiene razón, creo que muchas personas jóvenes como yo en su mayoría solo usan LED en sus diseños en lugar de lámparas y normalmente no tienen que preocuparse mucho por el calor a menos que se trate de reguladores de voltaje o transistores de potencia, etc. En mi caso, hasta ahora he podido agregar disipadores de calor TO-220 aquí y allá para muchas cosas, pero esta fue la primera vez que intenté diseñar algo que disipa 100W. No es que nunca haya sentido el calor que sale de una lámpara y visto su potencia nominal, simplemente nunca tuve que diseñar para eso o controlar el calor con tanta precisión.

Respuestas (2)

Bueno, aquí está la base para la calificación de la hoja de datos de Vishay-Dale :

ingrese la descripción de la imagen aquí

30 cm x 30 cm x 3 mm de grosor es probablemente considerablemente mayor que el área de su PCB, y la conductividad térmica de la PCB no es tan buena como la del aluminio sólido, por lo que la difusión del calor no será tan buena. Incluso si lo fuera (que no lo es), el aumento de temperatura aceptable para una resistencia de aluminio y cerámica puede ser excesivo para el material de su PCB.

Es posible que pueda obtener 10 W continuos de él. Una alternativa sería comprar un disipador de calor con aletas con un aumento de °C/W especificado y un diseño para un aumento de temperatura razonable en lo que considere que son las condiciones de funcionamiento normales en el peor de los casos. Podría considerar agregar un ventilador, pero eso requeriría una fuente de alimentación.

¡Gracias esto es muy útil! Entonces, supongo que la mayoría de las personas generalmente montan estas resistencias directamente en los disipadores de calor en algún lugar de su chasis y luego conectan los cables a la placa. Tengo curiosidad por saber si hay una manera de mantenerlos montados en la placa mientras administro el calor de manera adecuada, pero parece que cualquier disipador de calor adecuado será demasiado grande. Solo estoy tratando de entender cómo alguien podría salirse con la suya montando estos directamente en una PCB, ya que Eagle incluso hace un paquete para ellos.
Derecha: montaje en chasis o disipador de calor y cables. Hay muchas razones para sobrevalorar una resistencia: para tomar sobretensiones, ser conservador, etc. Si no está ejecutando un generador de funciones en su amplificador, la potencia de salida promedio real puede ser considerablemente menor que el pico, pero supongo que es teniendo eso en cuenta.
sí, cuando todo esto esté terminado, la fuente será una guitarra, no un generador de funciones. Pero quería ser conservador y asegurarme de que esta carga ficticia nunca fuera dañada por ninguna señal que pudiera salir de un amplificador de 100W. Aunque la mayor parte del tiempo solo usaré mis propios amplificadores de 22W o 50W, probablemente ni siquiera a todo volumen. Gracias por la aclaración sobre la sobrevaloración de las resistencias, sospeché que sería la única vez que podrían montarse en la placa sin problemas de calor. Realmente aprecio su completa respuesta, ¡esto me ha aclarado muchas cosas!

La lámina de PCB estándar (el grosor predeterminado) tiene una Rtérmica de 70 grados centígrados por vatio POR CUADRADO de lámina, para cualquier tamaño de lámina cuadrada.

Al tratar de mover el calor verticalmente hacia arriba en el boceto de PCB, hay aproximadamente 2 cuadrados de lámina hasta la otra resistencia (más pequeña), por lo que Rtherm es 70/2 = 35 grados Cent por vatio.

Al tratar de mover el calor hacia la derecha y luego hacia arriba, tiene aproximadamente 3 cuadrados de papel de aluminio, por lo que ese camino tiene Rtherm de 70/3 ~~ 25 grados Cent por vatio.

Combinando estos 2 caminos, use producto/suma = 35*25/(35 + 25) o 900/60 = 15 grados Cent por vatio. Y tienes 100w.

Por lo tanto, la temperatura de la resistencia será AL MENOS 15 * 100 = 1500 grados centígrados, suponga que el borde superior de la PCB se mantiene a temperatura ambiente.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

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