Question:
Courant élevé ou haute tension qui endommage les composants?
RJSmith92
2015-10-16 05:57:58 UTC
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Question très basique ici et je recherche seulement une vue d'ensemble générique, mais est-ce un courant trop élevé ou une tension trop élevée qui endommagera l'électronique? Je suppose que cela dépendra du composant en question -

1) Par exemple si vous avez un circuit de travail avec une batterie 10V, une résistance fixe de 5 Ohms et un courant de 2A. Si vous permutez ensuite cette batterie à 20V, serait-ce le nouveau courant de 4A qui fait des dégâts ou le fait que la tension est maintenant de 20V? Les deux valeurs sont plus élevées qu'elles ne devraient l'être, alors quel facteur causera les dégâts, les deux?

2) De plus, si lorsque vous êtes passé à une batterie 20V, vous avez également augmenté la résistance du circuit à 10 Ohms, cela pourrait-il encore endommager les composants du circuit? Le courant est maintenant le même que dans l'original (2A), mais la tension est passée de 10V à 20V, cela pourrait-il causer des dommages?

3) Enfin, vous pourriez prendre le circuit d'origine et le réduire la résistance à 2,5 Ohms, maintenant la tension est la même (10V) qu'elle devrait être, mais le courant est passé à 4A, je suppose que cela pourrait causer des dommages en fonction des composants du circuit?

Tout une aide serait appréciée, merci d'avance.

Modifier - Je n'ai pas été très clair, je ne parlais pas spécifiquement d'endommager les résistances, je ne veux pas endommager divers composants qui pourraient être dans le circuit.

Chaleur, généralement ...
Qui est surnommé [surmenage électrique] (http://www.cypress.com/file/97816/download) EOS.Vous savez maintenant quoi lire / google.
Et si vous souhaitez des conseils pratiques sur la sélection des résistances: http://www.edn.com/design/components-and-packaging/4321070/Five-questions-about-resistors
Les différentes valeurs nominales (telles que la tension maximale, le courant maximal, la puissance maximale) sont généralement liées à différents mécanismes de défaillance, vous devez donc les garder tous à l'esprit dans votre conception.Pour une question similaire (en particulier sur les connecteurs), voir [ici] (http://electronics.stackexchange.com/questions/26813/).
Les résistances sont difficiles à endommager uniquement par la tension / le courant - si la contrainte est suffisamment courte (millisecondes), vous pouvez appliquer des centaines de volts (et des dizaines d'ampères) sur votre résistance 10 Ohms / 20 W sans aucun problème.Si vous maintenez la résistance sous une telle tension, elle surchauffera et finira par griller.
Je ne peux pas penser à un cas où le dommage n'est pas le résultat d'un mouvement de charge (c'est-à-dire de courant), mais pour provoquer le mouvement de charge, vous avez besoin d'une différence de potentiel.
La chaleur est la raison numéro un, peu importe si vous passez à 10V 4A ou 20V 2A, c'est toujours 40W, si votre pièce ne peut gérer que 20W, elle mourra probablement.La surtension d'un condensateur ou d'un transistor peut détruire ses capacités de blocage de tension, ce qui fait passer beaucoup de courant à travers une forte chute de tension, un courant élevé multiplié par une tension élevée équivaut à un beau feu d'artifice
Mettre 250 V sur une unité 100-240 V l'endommagerait-il?
Cinq réponses:
#1
+13
Spehro Pefhany
2015-10-16 07:24:09 UTC
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Des éléments comme les résistances échoueront à cause d'une dissipation excessive de la puissance - elles deviennent trop chaudes et les matériaux dont elles sont fabriquées subissent une dégradation irréversible. Par exemple, la laque à l'extérieur d'une résistance traversante peut se décolorer ou brûler, la valeur de la résistance change à mesure que l'élément s'oxyde jusqu'à ce qu'il change finalement de spécifications ou s'ouvre et commence à créer un arc. Les fils et les traces de PCB se comportent comme des résistances - trop de courant et l'isolation brûle, le PCB se délamine ou la trace s'ouvre.

Dans les circuits basse tension, la tension nominale n'est généralement pas un problème - mais si vous deviez prendre (disons) une résistance 0805 20M ordinaire et lui appliquer 2kV, la puissance ne serait (en théorie) que de 200mW ( qui peut être conforme aux spécifications ou légèrement en dehors de celle-ci), mais la résistance pourrait se déformer et causer des dommages irréversibles presque instantanément. De même, vous pouvez avoir des arcs entre les traces.

Des éléments comme les condensateurs et l'oxyde de grille MOSFET peuvent échouer lorsqu'ils sont exposés à un potentiel excessif, ce qui cause des dommages irréversibles à l'isolation. Il y aura un échauffement très localisé (ou plus selon ce qui se passe après la perforation de l'isolant) mais ce n'est pas la cause principale.

Des choses comme les jonctions de diodes et de transistors ont des tensions de claquage au-dessus desquelles le courant augmente rapidement avec la tension (parfois elles s'enclenchent avec une caractéristique de résistance avalanche / négative). Si le courant est limité à cela, le chauffage est maintenu à une quantité raisonnable (et n'augmente pas trop rapidement pour que le chauffage ne soit pas localisé dans de petites zones), cela peut être non destructif. Sinon, les jonctions peuvent chauffer jusqu'à ce qu'elles ne soient plus de bonnes jonctions semi-conductrices (dans les centaines de degrés C pour détruire une jonction de silicium).

Pour revenir à votre question spécifique sur les résistances - aucune des tensions que vous mentionnez n'est susceptible de correspondre à une spécification de tension maximale sur les résistances (tout ce qui est inférieur à environ 25 V que vous pouvez oublier pour les résistances qui ne constituent pas un risque d'inhalation).

Il vous reste donc une dissipation de puissance maximale (et peut-être un courant maximal si la valeur de résistance est stupidement basse, mais ignorons cela). Voici une fiche technique pour une série de résistances, disons que nous avons une résistance de 10 \ $ \ Omega \ $ 0805. La puissance nominale est de 0,125 W et la tension de fonctionnement maximale de 150 V. Si vous regardez la «courbe de déclassement de la puissance»:

enter image description here

.. vous pouvez voir que la puissance nominale est valable pour des températures ambiantes jusqu'à 70 ° C, mais au-dessus de cela, vous devez considérer que la cote est inférieure, selon la courbe. Pourquoi se stabilise-t-il à 70 degrés? Très probablement, la résistance survivrait correctement à une puissance> 100% si la température ambiante était maintenue au frais, mais le fabricant ne veut pas que nous testions cela.

Rappelons que la dissipation de puissance d'une résistance est $$ P = I ^ 2R $$ ou $$ P = V ^ 2 / R $$

(puisque la puissance est $$ V \ cdot I $$ et loi d'Ohm).

Dans votre premier exemple, la résistance est fixe et vous doublez la tension - donc la puissance devrait augmenter de 4: 1. (de 20W à 80W) Si votre résistance est conçue pour 80W ou plus (dans les conditions qu'elle voit dans votre boîte), tout ira bien. Sinon, il se peut que ce ne soit pas le cas. Les dommages sont causés par l'échauffement, qui est le produit de la tension et du courant (évidemment le courant augmente car la tension est augmentée).

Dans votre deuxième exemple, vous avez doublé la résistance et la puissance est maintenant de 40W au lieu de 20W. Si la résistance est conçue pour 40 W, tout ira bien.

Le troisième exemple entraîne également 40W de dissipation. Donc, si la résistance est bonne pour 40W, tout va bien.

Wow merci pour tout ça !, appréciez-le.C'était un peu plus que ce que je demandais pour être honnête mais merci quand même!
#2
+6
Wes
2015-10-16 07:34:32 UTC
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Une réponse générale est que les composants électroniques / électriques sont endommagés lorsque leurs valeurs électriques sont dépassées. Un courant excessif entraîne une chaleur excessive qui détruira les composants passifs et actifs. Certains composants passifs, tels que les condensateurs, ont une tension nominale maximale qui, si elle est dépassée, peut entraîner une défaillance du diélectrique (isolant), entraînant un courant excessif et, finalement, de la fumée. En général, le dépassement des tensions nominales des composants passifs entraîne une défaillance de l'isolation. Avec des composants actifs, une tension excessive provoquera une panne des jonctions internes de la diode, du transistor, etc., ce qui permettra également un courant excessif, de la chaleur et un peu de fumée. Cependant, dans ces cas, le courant sera un peu inférieur à celui des appareils passifs surchauffés. Mon expérience est que même une petite étincelle sur un conducteur de transistors détruira le composant. La condition de surtension brise la jonction semi-conductrice et elle ne guérit pas. La partie n'est plus qu'un morceau.

Merci @Wes, c'est ce que je cherchais.Pour confirmer, dans un simple circuit de travail avec divers composants, et j'ai doublé la tension, mais aussi doublé la résistance pour que le courant reste le même, cela peut causer des dommages?..et vice versa, si je divise par deux la résistance tout en conservant la même tension source, cela doublera le courant et peut également causer des dommages.Si je double la tension mais n'augmente pas la résistance, alors la tension et le courant seront trop élevés et feront potentiellement doubler les dégâts (et la puissance doublera également)?En termes simples, quelque chose de ce genre?
De plus, lorsque vous dites que certains composants ont une tension nominale maximale, cela signifie-t-il que quel que soit le courant, si vous dépassez cette valeur, cela l'endommagera toujours?Même avec un courant minuscule dans le circuit, une tension supérieure à la valeur nominale des composants peut causer des dommages / fonctionner de manière incorrecte?Merci.
Votre commentaire concernant la relation entre la tension, le courant et la résistance est fondamentalement correct, de simples trucs de loi d'Ohm.Mais la question de savoir ce qui causera des dommages est davantage liée aux évaluations opérationnelles réelles des composants.Si vous augmentez la tension appliquée à un circuit en fonctionnement, vous pouvez voir une augmentation du courant, mais pas toujours.Certains circuits sont conçus pour s'autoprotéger et s'ajuster pour maintenir les courants dans des valeurs sûres.Tout changement qui augmente le courant peut entraîner des dommages dus à une chaleur excessive due à l'augmentation du courant.
La question du dépassement des tensions nominales est également liée au courant, mais d'une manière différente.Lorsque la cote maximale absolue d'un appareil est dépassée, les matériaux internes deviennent conducteurs alors qu'ils devraient être des isolants, et maintenant le courant circule dans des endroits et des quantités non prévus.Ceci est communément appelé «Laisser sortir la fumée».Cela n'a vraiment rien à voir avec la loi d'Ohms, c'est juste un échec catastrophique.
#3
+2
mkeith
2015-10-16 06:21:51 UTC
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Une tension trop élevée a tendance à provoquer une panne catastrophique d'un transistor. Une fois que vous appliquez une tension de surtension et que le transistor tombe en panne, la broche montrera un court-circuit (généralement à la terre). Si vous l'attrapez, ou limitez le courant de défaut d'une manière ou d'une autre, ce type de panne ne sera pas visible à l'extérieur du CI. Il peut être visible au microscope après avoir exposé le dé.

Bien sûr, après qu'une broche tombe en panne, si le courant n'est pas limité, le composant deviendra probablement assez chaud et carbonisé et montrera des signes de destruction plus évidents .

Si vous laissez passer trop de courant dans un circuit intégré, vous verrez généralement de la fumée à un moment donné. Pour être honnête, je n'ai pas eu de problèmes avec cela très souvent. De nombreux régulateurs et autres sont protégés contre les surintensités. Mais j'ai vu des diodes Zener de type ESD fumer après une exposition prolongée à un courant élevé.

Cela pourrait également se produire avec un transistor qui dissipe plus de puissance que prévu. Mais, comme je l'ai dit, je n'ai pas eu à faire face à cela très souvent.

Merci @mkeith, Est-ce que ce qui suit est correct, si vous avez un circuit de travail et que vous augmentez la tension de la source, mais en même temps augmentez la résistance pour que le courant reste le même, cela pourrait encore causer des dommages (comme vous le dites aux transistors)?Alternativement, si vous gardez la tension source la même, mais abaissez la résistance de sorte que le courant augmente, cela peut également endommager les composants du circuit?Enfin, si vous augmentez simplement la tension de la source, alors qu'elle tourne augmente le courant, les dommages pourraient être doublés?(encore une fois en fonction des composants du circuit)
Dans la plupart des circuits, vous ne pouvez pas vraiment «changer la résistance».Et pour de nombreux circuits, ils ne se comportent pas comme des résistances de toute façon.
Merci @alex.forencich, je ne demande pas cela bien tbh, ce que je veux dire, c'est que si la puissance dans un circuit assez simple restait la même (40W comme le montre Jrican), une augmentation de tension ou une augmentation de courant pourraient potentiellement causer des dommages (en fonction des composants du circuit).Je pense que mkeith a répondu à la question, si le circuit d'origine avait un transistor et que j'augmentais la tension mais abaissais la résistance (donc la puissance est la même qu'avant), cela pourrait encore causer des dommages.Il en va de même si j'augmente simplement le courant en abaissant la résistance (donc la puissance est toujours de 40W), cela peut également causer des dommages.
#4
+2
alex.forencich
2015-10-16 06:38:43 UTC
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En fin de compte, la plupart des choses échouent en raison d'une chaleur excessive. Si vous parlez d'une charge purement résistive, comme une ampoule, c'est assez évident. Dépassez la tension et le courant, et l'ampoule brûle très rapidement. Dans ce cas, vous ne pouvez pas séparer trop de tension de trop de courant car la résistance de l'ampoule est plus ou moins constante, donc doubler la tension doublera le courant et quadruplera la puissance.

Des éléments comme les diodes et les transistors échouent également généralement à cause de problèmes liés à la chaleur. Prenez une diode et appliquez une tension qui dépasse sa tension de claquage inverse. Lorsque la diode entre en panne inversée, elle laisse passer le courant. Le courant traversant la diode multiplié par la chute de tension à travers la diode est égal à la puissance dissipée dans la diode. Les diodes peuvent se décomposer à une tension de quelques centaines de volts, ce qui peut déverser de la chaleur dans la diode à un taux de centaines ou de milliers de watts, chauffant très rapidement la jonction de la diode et la faisant fondre. S'il chauffe assez vite, il peut se vaporiser et vous obtenez un bon «bang». La même chose se produit avec les transistors.

La panne diélectrique est quelque peu similaire. Les fils, les connecteurs, les grilles de transistors MOSFET, etc. peuvent tous être endommagés par une panne diélectrique. Lorsque la tension aux bornes d'un isolant devient trop élevée, il est possible que l'isolant cesse d'isoler et commence à laisser passer du courant. Ce courant peut provoquer des dommages. Si les tensions sont suffisamment élevées, une panne diélectrique peut entraîner des arcs électriques, ce qui peut provoquer un échauffement, des piqûres, etc.

Dans certains cas, vous pouvez avoir des problèmes avec une tension trop BASSE. Généralement, c'est un problème lorsque vous avez un convertisseur de commutation élévateur mal conçu, tel qu'un buck-boost ou SEPIC, qui essaie d'augmenter la faible tension d'entrée et génère par conséquent beaucoup de chaleur en fonctionnant à un niveau bas. Efficacité.

Une chose à noter: les puissances nominales sont généralement liées aux températures de fonctionnement. La puissance maximale sera alors déterminée par la capacité de l'appareil à dissiper cette puissance tout en restant en dessous de la température de fonctionnement maximale. Il est possible de dépasser les puissances nominales pour certains composants sous certaines conditions. Par exemple, une résistance de 5 W pourrait en fait dissiper 100 W, à condition qu'elle ne le fasse qu'à un cycle de service de 5% avec un temps suffisamment court pour que la résistance ne chauffe pas suffisamment pour causer des dommages (c'est-à-dire que 100 W pendant 10 s le causeraient probablement échouer, mais 100W pour 10us serait probablement OK). Il peut également être possible de dissiper 100 W dans une résistance de 5 W en continu si vous pouvez construire un système pour extraire la chaleur de la résistance assez rapidement pour maintenir la température à l'intérieur de la résistance dans sa plage de fonctionnement (c'est-à-dire la plonger dans l'azote liquide).

#5
+1
Jrican
2015-10-16 06:22:05 UTC
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Les résistants sont évalués en fonction de la quantité de puissance qu'ils peuvent dissiper sans être endommagés.

La puissance d'un circuit purement agité est:

P = V * I

1) La puissance dissipée initiale est de 20W (10V * 2A), puis elle passe à 80W (20V * 4A)

2) La puissance dissipée est maintenant de 40W (20V * 2A)

3) La puissance dissipée est désormais de 40W (10V * 4A)

Les dommages sont causés par la résistance dissipant plus de puissance que prévu, grâce à la chaleur.

Mais les résistances sont également évaluées par leur tension de claquage (diélectrique).
Bon point.Cela rendrait la réponse plus complète, mais probablement au-delà de ce qu'une personne posant cette question a besoin ou veut savoir.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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