分压器上2个串联电阻的用途


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通常这样做是为了满足安全性的可靠性要求。

当使用危险高压操作时,电路需要具有单故障点(SPOF)保护,以符合CE等安全认证。具体来说,危险电压通常是高于50 Vac或120 VDC的电压,但是在标准中规定了必须批准设备的要求。当然,这里适用于您的400 VDC。

针对SPOF进行设计意味着,对于每个组件,都需要考虑单个组件故障对电路的影响。对于SPOF,“故障”表示组件短路或断路失败。组件在现实生活中并非都会失败,但这就是SPOF中考虑的方式。当单个组件以这种方式发生故障时,电路不得引起进一步的危险,例如火灾,人身伤害或其他组件的额定值过高。

在这里考虑SPOF时,400 V以下的单个串联电阻可能会发生短路故障,并在1 K电阻和输出之间提供400 V的电压。因此,为了保护SPOF,使用了两个串联电阻。如果一个短路故障,则另一个必须仍在工作,因为我们正在考虑单点故障。

必须对每个尚存的电阻器进行额定工作,以使其能够承受全部电压和功率。因此,在这里,您将需要一个额定值为400 V的1 M电阻,再加上电源的容差以及一个安全裕度(500 V或更高?)。额定功率需要在单个1 M电阻器和1 K电阻上具有最高400 V的电源电压,并且要降额使用。因此,让我们看一下160 mW的功耗,并至少使用320 mW的电阻,例如1/2W。

接下来,如果1 K发生开路故障,则400 V至2 M的源阻抗将传递到您的输出。因此也需要考虑这一点。您可以使用第二个并联电阻,并且两个电阻都设为2K。现在获得的四个电阻中的任何一个出现故障都会影响分压器的输出电压,因此必须允许。如果仅检测到存在400 V,则合适的电阻器值将使输出驱动NPN晶体管或电压比较器,该晶体管或电压比较器可通过由三个可能的分压器(通常为2M:1K,1M:1K)引起的三个输出电压中的任何一个工作,2M:2K)。如果要测量400 V,则可以添加第二个和第三个相同的分压器电路,并将它们通过多数表决电路,以识别正确的电压(三个电压中的两个几乎相同)。

这可能不是您的电路中有两个串联电阻的原始原因,我不知道其应用或要求。但这是它应该这样做的原因。

出于纯功能的考虑,电路设计中经常忘记可靠性,安全性和EMC的设计。在电路的概念中考虑这些要求,而不是以后再尝试添加,是一种非常好的设计方法。


也许是因为我从未使用过高压电路(创建的电路很少),所以我发现这确实违反直觉,但我是否正确理解了您的答案,即使以这种方式设计电路会降低MTBF,但这样做的目的是当出现故障时确实发生,就火灾或电弧危险而言,它还不那么危险吗?
user3052786

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@ user3052786,有趣的评论,但这是一个不同的目标。MTBF正在检查失败的可能性:功能的可靠性。这是在检查故障的后果:安全的可靠性,而不是功能的可靠性。还阅读有关组件/系统的双重和三次冗余的信息,同样值得学习。尽管通用和家用应用程序的数量要少得多,但您会感觉更好:-)
TonyM,

是的,我确实看到有不同的优先级,我的意思是要问这是否有意牺牲功能的可靠性以减轻故障的后果。因为在我看来,在这种情况下使用两个电阻会增加发生故障的可能性(如功能受损),因为这是另一个可能发生故障的组件。
user3052786 '18

但是,即使它确实发生了故障,并且发生了短路故障(这是我从未见过的,但是正如我所说的,我没有接触过许多大功率设计),突然不存在的负载也不会触发下游组件是否可能发生灾难性故障链,因为另一个电阻器有足够的净空余量来散热以处理更大的电流?
user3052786 '18

@TonyM:SPOF保护有时也属于“故障安全”设计标签。这意味着,在发生任何故障的情况下,设计会陷入非危险状态。故障安全设计的另一个典型示例是关于警报信号的逻辑级别定义:即,低电平有效信号将断线检测为警报,而低电平有效信号将短路检测为警报。
boink '18

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大多数电阻,特别是SMD(甚至更大的1210电阻)的额定电压都不为400V。

因此,可能性之一是他们串联使用2来划分电压要求。

尽管存在更高额定值的电阻器,但还有其他一些因素需要考虑,例如成本,可用性,采购它们所需的额外时间,放置在贴片机中的额外组件等(例如,大多数PCBA房屋将有1M标准电阻器,但不太可能是高压电阻器)。因此,所有事物都认为仅使用2个标准的东西可能会更便宜。如果高压电源缺货等,它也提供了更大的灵活性。

同样要考虑的是,即使您拥有1210个可以承受400V的电阻,PCB的蠕变容差也可能需要比电阻本身更大的距离,因此您需要一个更大的电阻或一个以上的电阻。

在此处输入图片说明

这个松下的数据表。

在此处输入图片说明

从此Vishay数据表中。


您看过这些数据表了吗?您可以将700V用于1206封装,将1000V用于1210封装吗? vishay.com/docs/49876/_tnpve3_vmn-pt0447-1504.pdf vishay.com/docs/28881/tnpve3.pdf
Ugur Baki

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这些是非常具体的电阻,我从未说过它们不存在。因此,我在回答中提到“最多”。在大多数情况下,使用2或3个“正常”可用的电阻比提供高压电阻更容易(这时,PCB的蠕变和距离容差与设备容差无关)。无论如何,由于除了它的分压器/ RC滤波器以外,关于电路/上下文的信息就不多了,因此很难推测出除此以外的信息。
Wesley Lee

我的意思是,大多数工程师或晶圆厂将拥有标准规格的1M电阻器库存。如果您要使用额定电压较高的产品,则必须下达特定的订单,将新的卷盘安装在取放机器上,依此类推
Wesley Lee,

感谢您的关注。请检查这些链接。第一个是1Mohm,第二个是2Mohm。价格相同,包装相同。是否可以在相同条件下为此应用使用2Mohm? digikey.com/product-detail/en/vishay-dale/TNPV12101M00BEEN/... digikey.com/product-detail/en/vishay-dale/TNPV12102M00BEEN/...
维吾尔族巴库

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@UgurBaki-要考虑的另一个因素是PCB间隙/爬电距离(它们有些不同)。1206/1210封装的焊盘之间似乎有2mm的距离,这对于400VDC来说太近了,可能是不安全的。
Wesley Lee

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V2/[RV/22/[R/2=V2/2[R


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这是最简单的(也许是正确的)答案。2x1M @ 1 / 3W电阻器可以安全地散发高达2 / 3W的电流,在高达400V的电压下,该电流为1.6mA,而每个电阻1 / 3W的最大电流为0.8mA(400V)。即使负载<0.8mA,他们也可能正在计划峰值电流(浪涌,浪涌等)
Doktor J
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