如何计算电阻的最大电压

作者: Digi-Key 工程师 Kaleb Kohlhase; Rick Wiens

了解电阻是否因电路中的电压而烧坏是非常有用的。借助“如何确定功率”中的信息,你可以计算任何电阻的最大额定电压。需要确定的第一个值是最大电流:

P_{额定}=I_{最大}^{2}*R_{标称}

电阻都拥有额定功率及标称电阻值。这些值可用于计算最大电流。这确实意味着每次都有两种结果(由于电流为平方值,因此会涉及平方根)。使用正值即可,在这种情况下正负值得出的结果是相同的,因此负值没有任何意义。功率的第二个方程式可用于确定最大电压:

P_{额定}=I_{最大}*V_{最大}

将相同的额定功率和刚计算出的电流值代入上述方程,然后求解电压。例如,我们选择一个随机值和额定功率,如150欧和1/2瓦额定值。点击查看适用的通孔电阻选项。当然,这其中并未包含电阻公差,因此从技术上讲,电压也会有正负公差。

0.5W=I_{最大}^{2}*150

Solving for IMax will give +0.058A(58mA) and -0.058A(-58mA) (we only need the positive value). Substitute this value in the other power equation:

求解I最大得出+0.058A(58mA)和-0.058A(-58mA)(而我们只需要正值)。将此值代入另一个功率方程中:

0.5W=0.058A*V_{最大}

因此得出电压的最终值约为8.621V。这是合理的,因为如果应用欧姆定律并尝试使用8.8V,那么电流将为0.0587A(58.7mA),这超过了最大值,并且所需的功率为0.517W。这虽然非常接近1/2W的额定值,但是与低于最大额定功率的功率相比,任何超过最大额定功率的功率都会大大加快电阻烧毁的速度。如果电压超过8.621V,则尤为如此,电压越高,失效越快。

当然另一种计算公式为:

V = SQRT (P x R)

这两种方法都可以使用,而V = SQRT (P x R)更加便于代数操作。并且SQRT (P x R)更加准确。

还要注意的是,电阻规格书中通常指“限制元件电压”或类似的标准,而最大允许值则指定为上述热衍生极限值或引用的极限值(取较小者)。使用松下ERA-2A系列(下图为规格书节选)时,如果电阻值超过约40K欧姆,则将以50V限制元件电压为主。

特别是对于体积较小的器件而言,内部电介质击穿可能会在功率耗散/温度升高之前引起问题。

英文原文链接:How to Calculate Maximum Voltage for Resistors