Recientemente me enfrenté a la pregunta de qué potencia de pico/pulso puede soportar una resistencia de película gruesa estándar 0805.
Antecedentes: Estamos diseñando un convertidor DCDC bidireccional de 2kW. El lado Primario es alimentado por un generador/motor trifásico (rectificado y alisado) con 180V DC, el lado secundario está conectado a una batería de 28V. El generador/motor está unido al eje de transmisión de un motor de combustión. Hay dos modos de funcionamiento:
En el lado secundario (batería de 28 V) se implementa un filtro de salida LC con un circuito de amortiguación RC paralelo para la frecuencia de resonancia del filtro (ver figura a continuación).
Declaración del problema: cuando la batería se conecta por primera vez al lado secundario, la resistencia de amortiguación tiene que manejar un gran pulso de corriente para cargar el capacitor de 120µ. Al principio usamos una resistencia estándar 0805, pero durante la revisión se cuestionó la capacidad de potencia de esta resistencia. Por supuesto, hay resistencias que tienen capacidades de potencia de pulso especificadas mencionadas en sus hojas de datos, pero tenía curiosidad sobre lo que podría manejar una película gruesa estándar y no solo golpearla con algunas resistencias grandes. El diseño también es muy limitado en volumen físico y peso, por lo que quiero encontrar la mejor solución para el problema. Es por eso que traté de construir un modelo térmico de una resistencia de película gruesa 0805 en LTSpice.
El modelo: la potencia térmica en una resistencia de película gruesa se genera naturalmente en el elemento resistivo (la película resistiva). La película se adhiere al sustrato con una resistencia térmica específica. La película también tiene una capacidad térmica específica, al igual que el sustrato. Encontré este documento (tabla 1, página 6) que establece que la resistencia térmica entre la película y el sustrato de una resistencia 0805 es de aproximadamente 38 ° C / W. También encontré en este documento que la película tiene un grosor de 10 µm y puede estar hecha de, p. plata o paladio. La capacitancia calorífica volumétrica isobáricade plata es 2,44 J cm-3 K-1. La huella de una resistencia 0805 es de 2 mm x 1,25 mm. El volumen de la película gruesa es, en el mejor de los casos, 2 mm x 1,25 mm x 10 µm = 0,000025 cm³, por lo que la capacidad calorífica de la película es de 0,061 mJ/K y la capacidad calorífica del sustrato de aluminio es de aproximadamente 1,5 mJ/K, respectivamente.
Teniendo en cuenta lo anterior, se me ocurrió que la simulación de simulación LTSpice está aquí en Dropbox
Pregunta/Resultados: De acuerdo con la simulación de Spice, la película de la resistencia alcanzará un máximo de ~670 °C, lo que depende principalmente de la capacitancia térmica de la película porque la resistencia térmica del sustrato es demasiado grande. También realicé una configuración de prueba de laboratorio que resultó en una resistencia de chip 0805 rota.
Mis preguntas son:
gracias de antemano
El silicio tiene una capacidad térmica (calor específico) de 1,6 picojulios por micrón cúbico por grado centígrado. Suponga que toda la resistencia es de silicio/cerámica/arcilla, inyecte un pulso de calor y calcule el aumento.
abe karplus
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