¿Por qué un diseñador de circuitos usaría resistencias en paralelo?

He estado revisando este esquema de ingeniería inversa de un cargador lipo estilo bmax6.

Según tengo entendido, este circuito se usa para disipar el exceso de carga en una celda cuando se equilibra la carga. El circuito utiliza una red de resistencias paralelas como sumidero de corriente (R146, R152, R158, R164, R174, R180). Parece que las 6 resistencias son de 120 Ω y, por lo tanto, la red tiene una resistencia total de 20 Ω (si hice bien los cálculos).

Circuito de carga de equilibrio que muestra una red de resistencias en paralelo

¿Por qué el diseñador de circuito/pcb elegiría esta configuración en lugar de una sola resistencia de 20 Ω? ¿Cuáles son los pros y los contras a considerar al hacer esto?

Probablemente más barato, especialmente si estos son SMD y la única resistencia de alta potencia está cableada.
En otras aplicaciones, una razón común es ahorrar en el número de componentes diferentes. Tomar tres resistencias de 10k de un solo carrete es tiempo de máquina, mientras que poner dos carretes con 10k y 5k en la máquina es tiempo de operador, por lo que si coloca dos de 10k en paralelo, ahorra trabajo manual durante el ensamblaje.
Las soluciones optimizadas son frecuentemente incongruentes con la intuición humana. Precisamente porque somos malos pensando en formas creativas de ser eficientes, las soluciones óptimas a menudo nos parecen tontas. El 99 % de las veces, cuando ves algo raro como esto, es porque a alguien le ha ahorrado tiempo, dinero o ambos. Las personas tienden a atascarse en las consideraciones de ingeniería y se olvidan de todas las formas en que la realidad conspira para frustrar el diseño ideal en papel. Cuando te acostumbras a buscar peculiaridades de eficiencia, este tipo de preguntas se vuelven más fáciles de resolver por tu cuenta.

Respuestas (6)

La disipación de potencia será el conductor.

  • El uso de seis en paralelo permite el uso de resistencias estándar que pueden ser un artículo de stock.
  • El uso de piezas estándar permite el uso de equipos de montaje automático.
  • Perfil bajo.
  • El calor se esparce sobre un área más grande, lo que resulta en temperaturas máximas más bajas.
  • Posibilidad de combinar para hacer un valor no estándar. Los 20 Ω en su pregunta no son un valor E12, por lo que probablemente no esté disponible en bobinado de alambre.
  • Confiabilidad: si uno falla, el circuito podría continuar funcionando, pero es probable que se produzca una falla en cascada.

¡Gracias a mis pequeños ayudantes a continuación!

E12 también me viene a la mente.
Buen punto. 20 ohmios no es un valor estándar.
@winny Siempre me pregunté sobre esto, ya que solo he diseñado para un volumen medio donde la diferencia de costo es efectivamente 0 (<2 millones de unidades), ¿cuánto costo ahorra realmente por resistencia usando E12 vs E24?
@BeB00 Es posible que deba tener en cuenta las bonificaciones para el personal del departamento de contabilidad que pueda demostrar ahorros de costos aparentes.
@BeB00 Cuando trabaja para una gran empresa con muchos productos, el tiempo de entrega de los componentes extraños frente al stock de los existentes en producción se convierte en algo real.
Por otro lado, posibilidad de falla en cascada :)
No creo que la diferencia de costo entre las resistencias del 5% y el 1% entre en esto. Personalmente. Pero tampoco he hecho más de 2 millones de diseños al año.
Otro factor es que una mala conexión de soldadura puede reducir la conductividad neta en un 16 %, pero eso sería mejor que reducir la conductividad neta en ~100 %.
Además, suponiendo que la tolerancia del valor de la resistencia se distribuye normalmente, la resistencia resultante tendrá una tolerancia general más baja

Echemos un vistazo a la placa de circuito impreso ...

ingrese la descripción de la imagen aquí

Parece que usaron varias resistencias para una mayor disipación de energía. Esto es bastante común, ya que varias resistencias de baja potencia pueden ser más baratas que una resistencia de alta potencia, especialmente si ya usa el valor en otra parte del diseño, lo que significa que ya las tiene cargadas en la máquina de selección y colocación para que no hay que cargar un carrete extra solo para las resistencias de potencia.

Además, varias resistencias pequeñas se pueden distribuir en un área más grande, por lo que crean menos puntos calientes y obtienen más enfriamiento por aire. Si hay vías térmicas al cobre utilizadas como disipador de calor en el otro lado de la placa, la distribución de las resistencias también distribuirá el calor en este disipador de calor de cobre.

Observe el componente de orificio pasante JK30 amarillo que se encuentra justo encima de las resistencias. Es un fusible reiniciable PTC. Cuando las resistencias lo calientan, su umbral de corriente de disparo será más bajo. Tal vez se use como un sensor de temperatura para evitar que las resistencias se sobrecalienten... pero solo detecta la temperatura de las dos filas superiores de resistencias.

Las resistencias paralelas son un enfoque común en los balanceadores. Como dices, distribuye el calor en un área más grande.
¿De qué tamaño de paquete son las resistencias que se muestran aquí? Veo dos tamaños diferentes. 805 y 1206?
Me gustó esta idea, hasta que vi que un capacitor estaba doblado y cubría 1/3 de las resistencias.

Un punto adicional que nadie ha mencionado todavía: Redundancia

Si falla una resistencia de alta potencia, es probable que el circuito se vea afectado significativamente.

Si una de sus resistencias de 120 ohmios falla (y nada más lo hace), entonces la resistencia efectiva de 20 ohmios aumenta a 25 ohmios, no a un circuito abierto.

Por supuesto, la posibilidad de que un solo componente falle y no cause un malestar general, bueno, eso es bajo pero no imposible.

Las resistencias paralelas, con un valor muy desequilibrado, pueden ser para recortar. Si es 1% a 1000 ohmios, entonces 1MegOhm en paralelo reducirá el total en 0,1%.

Las resistencias en paralelo tendrán un área mayor, por lo que serán más vulnerables a las entradas de flujo de los agresores de campos eléctricos.

Las resistencias paralelas pueden tener más Planos subyacentes, a los cuales SE PUEDE DESCARGAR CALOR a través del sustrato aislante de fibra de vidrio y epoxi. FR-4 tiene aproximadamente 200 veces la resistencia térmica del cobre, pero las láminas delgadas (1/16 de pulgada, 1/48 de pulgada, etc.) son la distancia de estos PCB.

Es posible que se necesiten resistencias paralelas para reducir la distorsión térmica, donde para material de audio (o música) las notas graves modularán en gran medida la RESISTENCIA y probablemente cambiarán la ganancia. Este cambio de ganancia se reflejará en los tonos altos, como bandas laterales de AM.

Lea el trabajo de Walt Jung sobre el dimensionamiento de las resistencias para reducir la distorsión térmica que degrada los amplificadores de audio de potencia.

La constante de tiempo térmico de 1 centímetro cúbico de silicio (¿arcilla? ¿base cerámica de las resistencias?) es de 114 segundos.

La constante de tiempo térmico de 1 milímetro cúbico (aproximadamente el tamaño de una resistencia SMT) es 100 veces más rápida a 1,14 segundos.

La constante de tiempo térmico de un cubo de silicio de 100 micras (quizás del tamaño de una resistencia grande en la superficie de un circuito integrado) es 100 veces más rápida a 0,0114 segundos.

Para tamaños de componentes típicos, E12 vs E96 o la selección de 5% o 1% de componentes hace muy poca diferencia, ya que el costo de colocación es mucho más significativo que el costo de la resistencia. Sin embargo, mientras que un carrete de resistencias de 4000 piezas hasta 1206 cuesta unos pocos dólares, los precios suben muy rápidamente para los componentes más grandes, aunque el rendimiento no lo hace. El uso de varios componentes pequeños es ventajoso ya que distribuye mejor el calor, pero para un producto de mercado masivo, el costo de fabricación es más significativo.

Como ya se mencionó, las resistencias en paralelo (de una potencia nominal dada) ofrecen una mayor disipación que una sola. También ahorra tener que inventariar 'piezas especiales'.

Otra ventaja es que el calor generado se distribuye en un área más amplia. Ayuda a evitar "puntos calientes" en una placa de circuito.

También puede usar resistencias en serie o en paralelo para producir valores de resistencia inusuales sin tener que comprar valores específicos.

¿Por qué un diseñador de circuitos usaría resistencias en paralelo?
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