какие элементы?
какие элементы?
Тут нет универсального ответа, всё зависит от назначения схемы и от того, что в ней вообще стоит. К примеру, в усилителях сильнее всего обычно нагреваются транзисторы оконечности каскада. В линейных стабилизаторах - проходной элемент. В импульсных стабилизаторах, в зависимости от структуры, - ключевые транзисторы или демпфирующий диод.
Отдельный разговор о цифровых схемах. Современные цифровые платы практически все делают на КМОП-логике, и мощность рассеивания там пропорциональна частоте, квадрату напряжения питания и числу вентилей, которые при вот таком напряжении переключаются с вот такой частотой. Поскольку и по числу вентилей, и по частоте впереди всех обычно процессорные микросхемы, то они сильнее всего и греются.
Есть ещё и силовые схемы. Ну, там, электромоторы всякие и т. п. В таких схемах в первую очередь греются непосредственно исполнительные элементы. Вот те самые моторчики. Потому что коммутационные элементы стараются выбирать с минимальными на них потерями. Ну и правда, много ли мощности выделяется на выключателе, у которого сопротивление в идеале вообще нулевое?
Кстати о резисторах. В правильно спроектированной схеме можно вообще обходиться без них. Уж в интегральной электронике почти всегда стараются использовать только транзисторы, потому что транзистор как элемент интегральной схемы куда проще резистора. Ну а когда возникает нужда в использования дискретных резисторов, то типичное их применение - установка рабочей точки или коэффициента усиления схемы. Ни там, ни там проблема нагрева обычно не стоит. И вообще использование резисторов чисто чтоб погасить на них сколько-то вольт считается в схемотехнике совершеннейшим моветоном, признаком крайне низкой квалификации разработчика.
Это, правда, не исключает возможности использования резисторов как нагревательных элементов, когда нужно, например, стабилизировать температуру какого-то компонента. Но даже в этих случаях предпочтительнее греть транзистором - это совмещает управляющий элемент и нагреватель.
Во первых, согласно вышеупомянутому закону Джоуля-Ленца греются абсолютно все элементы, через которые протекает электрический ток. Весь вопрос насколько. Величина нагрева любого проводника определяется плотностью тока, которая прямо пропорциональна силе тока и обратно пропорциональна сечению проводника. Для ограничения габаритных размеров радиоэлементов их делают для определенных предельных условий эксплуатации, которые обеспечивают работоспособность элемента без разрушения. Одним из параметров, которые определяют величину нагрева элемента является максимальная рассеиваемая мощность. Чем ближе режим работы элемента к этому параметру, тем больше он греется. Величина нагрева резисторов и конденсаторов зависит от мощности, выделяемой на них при работе и мощности, на которую они рассчитаны. Биполярные транзисторы по определению предназначены для усиления тока, поэтому часто их используют в таких режимах, при которых приходится рассеивать избыточную мощность и уменьшать нагрев с помощью радиатора. Отдельно два слова о цифровых микросхемах. Основное тепло в них выделяется в момент переключения транзисторов, из которых они состоят, поэтому чем выше частота переключений, тем больше нагрев. Именно поэтому на процессоры устанавливают радиаторы и вентиляторы.
Таким образом на вопрос о том что больше всего греется "на электросхемах" можно ответить так: любой элемент режим работы которого близок к предельно допустимому.
Дело в том, что нагрев прямо пропорционален квадрату тока, который про тикает в цепи. При этом, чем выше сопротивление проводника, тем больше он препятствует прохождению тока, и тем больше на нем потери энергии, которые рассеиваются в тепло. Закон Джоуля-Ленца, если ничего не путаю. Следовательно, самый большой нагрев в электрической цепи у элементов, которые имеют высокое сопротивление. Как активное, так и динамическое. Сопротивление на языке электротехники называется резистор. От французского слова resistance ( сопротивление чему либо ). Сопротивление, это параметр характеризующий способность материала препятствовать прохождению электрического тока. Поэтому, чаще всего и больше всего в схемах греются именно резисторы. Так же могут нагреваться полупроводниковые детали, такие как транзисторы, ибо они сами имеют внутреннее сопротивление. Поскольку это нагруженные элементы, и часто используются для коммутации силовых цепей, они выполняются на радиаторах, которые предохраняют их от перегрева. Выглядит это примерно так:
Электроплита или стиральная машинка тоже электросхемы. В них больше всего греются нагревательные элементы, как и задумано.
То есть нагреваются вообще только те элементы, которые которые в силу своих конструкционных особенностей рассеивают тепла меньше, чем вырабатывают в соответствии с законами физики (не обязательно Джоуля-Ленца, индуктивности греются в соответствии с рядом иных причин).
Далее, первый уточняющий вопрос, надо ли нам, чтобы они нагревались? Если да, то все в порядке, если нет, то необходимо выбирать элементы с бОльшей площадью поверхности (с радиаторами).
Второй уточняющий вопрос, а если нам просто интересно, типа включу и будем делать ставки, а потом трогать пальчиком? Тогда подсказка: больше всего греются именно большие элементы, так как они предназначены для больших мощностей. Это могут быть транзисторы выходного каскада в усилителях звука, трансформатор в сварочном аппарате, процессор в системном блоке ПК, тиристоры, симисторы в силовых переключателях, диоды в выпрямителях и т. п. Но еще сильнее греются электронные лампы с подогревом катода (раскаленная спираль как в обычной лампочке).
При создании устройств обязательно определяется температурный режим каждого элемента, нужно учесть, что рабочая температура полупроводниковых приборов может превышать сто градусов, поэтому их корпус должен обеспечивать отвод тепла в пространство. Но есть приборы, высокая температура которых является обычной рабочей, поэтому их охлаждают принудительно, в некоторых даже устанавливают встроенные системы охлаждения. Это касается больших интегральных микросхем. Например, в процессоре могут быть десятки миллионов активных элементов, а размещаются они в небольшом объеме, их температура может достигать 120 градусов. Каждый элемент имеет свой температурный предел.
На печатных платах больше всего греются силовые транзисторы и подобные элементы. Второе, что греется- это микроконтроллеры, но только при высоких нагрузках на них. Хотя, на у меня на дипломе в печатной плате сгорели конденсаторы. Но это, скорее, не от температуры, а от превышения напряжения.
Во всех электросхемах больше всего греются нагревательные элементы! К примеру в утюге и калорифере это спираль сделанная в основном из нихрома. В СВЧ печи и микроволновке стоят свои нагревательные элементы и они тоже греются.
Добавить комментарий