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¿Siguen siendo prácticas las resistencias pasantes de gran tamaño?

Cuando enseñamos electrónica a estudiantes universitarios, a menudo utilizamos estas resistencias cilíndricas grandes de 1 W, no porque necesitemos la potencia en vatios, sino porque son fáciles de manejar y de leer el código de colores para los estudiantes.

Esto me hizo pensar: casi toda la electrónica práctica actual utiliza pequeñas resistencias de montaje superficial, y disipar todo un vatio de energía es un derroche. Es más eficiente (y posiblemente más barato) utilizar un pequeño silicio barato para conmutar rápidamente y limitar la corriente en lugar de disipar calor.

¿Existe todavía alguna aplicación práctica moderna en el mundo real que requiera algo como una resistencia de 1 W con agujero pasante?

Si no es así, ¿son sólo para aficionados que reparan equipos antiguos?

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abby hairboat Puntos 130

Puedes conseguir resistencias SMD de 1 W (¡y más!) para situaciones en las que necesites mucha potencia disipada. Las razones para necesitar esa disipación de potencia son variadas, pero un caso común son las resistencias en derivación para la medición de corriente.

Sin embargo, en un caso en el que se necesite tanta potencia disipada, pero se quiera limitar la cantidad de energía térmica que se transfiere a la placa y a los componentes circundantes, una pieza de resistencia con orificio pasante resulta realmente muy útil. La refrigeración por aire forzado (por ejemplo, de un ventilador) puede soplar a través de la superficie más grande del paquete de la resistencia de orificio pasante, y la resistencia térmica de los cables ayudará a reducir la cantidad de energía térmica que se transfiere de nuevo a la placa, especialmente si los cables de la resistencia se mantienen largos para que se destaque de la placa.

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Tim Williams Puntos 51

Las resistencias de potencia no van a desaparecer, al menos a corto plazo. Hay muchos lugares en los que no se puede devolver energía, sino que hay que disiparla. in situ en su lugar.

Un ejemplo dramático son las resistencias de frenado: en un tren diésel-eléctrico, por ejemplo, el motor sólo puede generar energía (actualmente no se conoce ningún proceso de reacción que invierta la combustión del combustible, al menos en algo parecido a un motor), por lo que el generador no sirve para absorber el exceso de potencia disponible, por ejemplo, al descender una pendiente o al reducir la velocidad. Sin embargo, si simplemente colocamos una gran resistencia en el motor de tracción (o más bien en su controlador), nos beneficiamos de un método de control continuo y de mayor alcance (podemos variar el par de positivo (conducción) a negativo (frenado)), al tiempo que prolongamos la longevidad de los frenos [mecánicos] de los vagones del tren. Es decir, supongamos que tuviéramos un coche en el que, en lugar de dos pedales (acelerador y freno), tuviéramos una palanca que se moviera suavemente de "marcha" a "parada" (o a "marcha atrás", incluso).

Otro ejemplo es cuando hay que hacerlo muy deprisa. Los amortiguadores son una aplicación típica, donde algunos elementos no deseados del circuito LC se excitan, por ejemplo, en una fuente de alimentación conmutada. Esa excitación provoca un aumento del pico de tensión o corriente en el interruptor y, a menudo, también un aumento de las emisiones electromagnéticas. Éstas pueden oscilar en decenas de nanosegundos, tiempo insuficiente (entre otras limitaciones) para poder transferir esa energía a algún lugar útil. En ese caso, es más eficaz disipar la energía en forma de calor.

Hay algunas formas de evitarlo: las SMPS pueden construirse con topologías que recirculen más energía sobrante, o incluso que la aprovechen. Pero también tienen sus propias limitaciones (por ejemplo, la topología flyback impone mayores exigencias a sus condensadores de filtro). Y algo más mundano: el coste de los circuitos de recirculación puede no estar justificado para un producto determinado. Al final, todo es cuestión de economía.

Por lo general, tenemos aplicaciones en las que simplemente tenemos una tensión o una corriente, y queremos la otra: las resistencias se utilizan para limitar la corriente (I = V/R), detectar la corriente (V = IR) y medir (R = V/I). Las resistencias de detección de corriente (shunt) se pueden fabricar en valores bastante pequeños (yo mismo tengo algunas piezas de 100µ en stock), pero a medida que las corrientes suben y suben, pueden acabar disipando bastante potencia. Y sólo se puede reducir la tensión de detección hasta cierto punto, antes de que demasiados errores se arrastran en - incluso utilizando un buen diseño y un amplificador de precisión.

Las pérdidas pueden mejorarse fácilmente, en algunos casos sencillos; cuando la corriente detectada es alterna, puede acoplarse a través de un transformador, y entonces se necesita una resistencia de "carga" proporcionalmente menor. Sin embargo, un transformador no puede convertir la corriente en tensión por sí solo: la resistencia siempre es necesaria. (Bueno, podrías usar un amplificador de transresistencia para hacer la conversión en su lugar, ¡pero lo más probable es que se siga construyendo con una resistencia!)

Del mismo modo, los divisores de tensión de resistencia pueden fabricarse con valores mayores, siempre que esto sea adecuado para la aplicación. Se puede fabricar una sonda de osciloscopio con una serie de 450 en un cable con terminación 50 (una sonda de "baja Z"), pero esto consume mucha energía para muchas aplicaciones de pequeña señal y con polarización CC. En su lugar, se podría hacer una sonda de 9M en 1M, donde el 9M tiene cierta capacitancia a través de él para compensar la capacitancia del cable y la entrada del osciloscopio. El total de 10M consume muy poca energía dentro de los valores nominales, por lo que es una buena sonda (como tal).

En cuanto a la forma de dichas resistencias, también existen SMT de 1 W. Una resistencia típica de tamaño de chip 2512 [imperial] es buena para 0,5 W o más. Sin embargo, hay que dedicar bastante superficie de la placa para conseguirlo: el chip se calienta a través de sus almohadillas, por lo que es preferible colocar grandes almohadillas de cobre en la placa de circuito impreso. Si tienes poco espacio... puede que sea mejor colocar la resistencia verticalmente.

Las resistencias THT también pueden calentarse mucho más. Fabricadas con materiales cerámicos, existen piezas con temperaturas que literalmente se desoldarían solas, si no se mantuviera la pieza caliente alejada de las juntas de soldadura. Una temperatura superficial más alta significa más calor en el volumen de aire circundante y un aumento más rápido de las corrientes de convección. Tengo algunas resistencias de óxido metálico (y esmalte de silicona, ¿creo?) de 0,5 W que tienen el mismo tamaño que las resistencias convencionales (película de carbono / esmalte epoxi) de 0,25 W, por ejemplo. Para evitar la desoldadura (por no hablar de la carbonización de la placa de circuito impreso, etc.), es una buena idea separar estas resistencias de la placa, tal vez utilizando separadores cerámicos, o sujetando los cables para que no se peguen a la placa durante la soldadura.

Las resistencias de potencia también pueden soportar tensiones más altas. Una resistencia THT típica de 1 W tiene una tensión nominal de 300 ó 400 V, y las de alta tensión están disponibles hasta un par de kV. (Una resistencia HV no típica de 10W podría tener una tensión nominal de 10kV o más; pero será mucho más larga para evitar la formación de arcos a lo largo del propio cuerpo, y la potencia nominal es sólo una especie de formalidad a los megaohmios que tienen muchas de estas resistencias).

Eso sí, normalmente merece la pena detectar tensiones moderadamente altas con los SMT. En las SMPS fuera de línea es habitual tener una cadena de tres o más chips 0805 en serie, por ejemplo a través de la línea (para descargar el condensador de filtro de línea), o para detectar la tensión de alimentación (dividiéndola hasta un rango cómodo de ~5 V con el que el circuito integrado del controlador se sienta cómodo).

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Toor Puntos 777

Los aviones siguen utilizándolos porque cuesta mucho dinero recertificarlos, así que las cosas se usan durante décadas.

En Aviónica tuvimos que aprender a rehacer placas en las que las placas eran dos placas intercaladas con un bosque de componentes con agujeros pasantes en posición vertical que conectaban las dos placas entre sí como un sándwich. Muy antiguo.

@Ken Shirriff menciona que este tipo de construcción se llama "cordwood". Así que ahora puedo buscar fotos.

enter image description here https://hackaday.com/2017/03/24/retrotechtacular-tinkertoy-and-cordwood-in-the-pre-ic-era/

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Kemo Puntos 6013

Sigo utilizando las resistencias THT para tres fines:

  1. Cuando un circuito se utiliza en varios productos pero requiere resistencias ligeramente diferentes, por ejemplo, un circuito diseñado para funcionar en un producto que funciona a 12 V, un segundo producto que funciona a 24 V y un tercer producto que funciona a 48 V. En lugar de mantener en inventario tres piezas distintas que sólo se diferencian por el valor de una resistencia, el montador puede soldar simplemente la resistencia THT correcta con una dificultad mínima. Las resistencias SMD se pueden soldar a mano, pero si no se dispone de mucho espacio, la THT es más rápida y fiable.

  2. Cuando una resistencia tiene que ir dentro de un cable o en serie con un hilo. Los cables pueden conectarse directamente a los conductores THT, sin necesidad de PCB. Sólo lo haré si el cable es interno al dispositivo, y nunca en un cable que realmente se flexiona en uso.

  3. Cuando la potencia que debe disipar la resistencia es superior a la que puede soportar una pieza SMD. Escribe

disipar todo un vatio de energía es un despilfarro

que, creo, lo tiene al revés. Una resistencia sólo disipará \$P = \frac{V^2}{R}\$ pero algunas resistencias son capaces de disipar más calor. Una pieza THT de alta potencia en un circuito que sólo quema milivatios seguirá quemando milivatios aunque esté clasificada para manejar varios vatios. Por el contrario, si la \$V\$ y el \$R\$ que debe utilizar significa que su \$P\$ es superior a la capacidad nominal de cualquier pieza SMD disponible, deberá utilizar varias piezas SMD para compartir la carga o simplemente utilizar una pieza THT más robusta.

7voto

Ozzyprv Puntos 1

Cuando enseñamos electrónica a estudiantes universitarios, a menudo utilizamos estos métodos grandes resistencias cilíndricas de 1 W, no porque necesitemos la potencia vataje, sino porque son fáciles de manejar y leer el código de colores para los estudiantes.

Lo mismo ocurre en una fábrica. Tener un proceso de montaje manual sencillo para sus productos a veces puede tener sentido. Sobre todo si no dispone de las costosas máquinas SMD (que pueden costar cientos de miles o millones de dólares) y no quiere pagar servicios de montaje externos.

Además, hay que utilizar muchas piezas SMD (probablemente millones) para justificar el coste de las máquinas de montaje SMD. Y al menos una cantidad moderada (cientos ~ miles) antes de poder recuperar el coste de los NRE y las plantillas para el montaje externo. Por lo tanto, para la producción de bajo volumen, el agujero pasante puede tener sentido.

Esto me hizo pensar: casi toda la electrónica práctica actual utiliza pequeñas resistencias de montaje superficial, y disipar todo un vatio de energía es un desperdicio. Es más eficaz (y posiblemente más barato) utilizar pequeño silicio barato para conmutarlo rápidamente y limitar la corriente en lugar de disipar calor.

La eficiencia es sólo una parte (la potencia) del conjunto SWAP-C (tamaño, peso, potencia y coste) que interviene en el diseño de un producto. A veces, utilizar una pequeña resistencia de 0,05 dólares es mejor que diseñar un circuito de conmutación que cuesta varios dólares y ocupa varios cm^2 de superficie de la placa. Sobre todo si la disipación de potencia sólo se produce ocasionalmente.

Además, a veces lo importante es la disipación de energía. Por ejemplo...

  • En el elemento calefactor de un recinto de temperatura controlada.
  • Descarga de energía almacenada por motivos de seguridad u otros.
  • Verter el exceso de energía que se genera y que no puede almacenarse de otro modo.

¿Existe todavía alguna aplicación práctica moderna en el mundo real que que requieran una resistencia pasante de 1 W?

En general, una resistencia pasante puede utilizarse cuando se necesitan valores nominales de tensión y potencia superiores a los de una resistencia SMD y no se desea utilizar una resistencia de montaje en chasis.

Utilizo resistencias de potencia para proteger pines IO digitales y analógicos todo el tiempo en cosas críticas de seguridad. Normalmente, casi no fluye corriente hacia/desde el pin (por lo que hay muy poca pérdida de potencia en la resistencia). Pero en caso de fallo, el pin puede conectarse a alta tensión.

Para que el pin IO funcione correctamente la resistencia a menudo necesita mantenerse en el rango bajo de k-ohmios, lo que significa que puede necesitar ser diseñada para disipar >1W durante el fallo. Una resistencia puede ser un buen ajuste para ese tipo de aplicación. Si se necesitan valores nominales de potencia y tensión elevados, puede ser necesario que sea de agujero pasante.

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