Werkspanning van weerstanden

Als die weerstanden tegen elkaar aan liggen (wat veel op PCB'voorkomt : 0,1" spacing) is die 75V toch ook iets om rekening te houden.
We raken dat ontwend met al die halfgeleiderschakelingen met laagspanningsvoeding.

@Fred:
Hoe zit dat ? De luchtsroom is gunstiger bij verticale montage en wordt de hotspot niet juist beter verdeeld? Of zijn er andere storende factoren?

Terugkijkend naar je plaatje, is dit gewoon brak ontwerp. Voor een prototype kan ik er nog wel mee leven, (de ervaring leert dat die specs doorgaans aan de veilige kant zijn), voor productie niet, zeker niet als je het makkelijk kunt veranderen.

Feitelijk zal over de grootste weerstand die 275V min of meer staan (en ook nog eens naar 'de rest' toe). Als dat buiten spec is, moet het anders... Zo simpel is het.

Zonder het ontwerp of de werkwijze te willen verdedigen: in de praktijk blijkt dat het met die max. spanningen allemaal wel mee valt. Als je bijvoorbeeld naar een snoerschakelaar 'el cheapo' kijkt, dan zie je die contacten soms ook akelig dicht bij elkaar staan als het ding 'open' is. Daar staat dan wel de volle netspanning over en het ding mag 2A schakelen. Het spul is daar vast niet op gezekerd. En je kunt dus zomaar 100W dissiperen (ik noem maar wat waarvan ik weet dat het heter wordt dan leuk is), uitgaande van gloeilampen, als je een vonkboog gaat trekken. Toch gaat het altijd goed.
Idem met PCB kroonstenen die op 5.08 raster zitten en waar netspanning op staat. Ik ga het niet verdedigen, maar heb het ook nog nooit fout zien gaan.

Ik weet niet precies hoe het werkt. Het is een aanbeveling van Pease. De stroom gaat door de hele weerstand heen , als de weerstand homogeen is, dus zeg maar de weerstand per volume of oppvervlak overal gelijk in weerstand, dan is de dissipatie overal gelijk . Ik weet nietprecies hoe ik het duidelijk moet uitleggen. Misschien niet helemaal correct maar deel de weerstand in in 10 zones ( in werkelijkheid een oneindig aantal) en de warmte stroom idem. Dus de luchtdeeltjes op moment X op lokatie Y ( als wanneer je licht ipv als een golf als deeltjes gaat zien) Horizontaal kan per zone de warmte recht omhoog en strijkt daar kortdurend tegen omtrek aan waarna de volgende verse koele lucht al klasr staat. Dit over de hele lengte van de weerstand. Bij een vertikale weerstand trekt de koele lucht langs de onderste zone , warmt op en komt bij de tweede zone, deze warmt hem verder op, en zo tot bovenaan waarbij de weerstand een steeds kleiner temperatuur verschil met de omgeving ziet en dus minder warmte kwijt kan terwijl de onderste zone steeds koele lucht krijgt.

Een weerstand heeft een tempco, aangezien dat veroorzaakt wordt door het materiaal is dat ook dus per zone. Zie de weerstand dan als 10 weerstanden in serie ( eigenlijk een oneindig aantal) Als de bovenste zone nu 20 graden warmer wordt dan de onderste en de weerstand heeft een negatief tempco dan wordt de weerstand van de bovenste weerstand dus lager. Dat betekent dat de totale weerstand lager wordt en stroom door de keten dus hoger. Daardoor wordt de weerstand warmer. De onderkant weer minder dan de bovenkant. En in theorie zou je zo in hele kritieke gevallen en ketting reactie kunnen krijgen.

Ik heb toevallig gisteren er een voorbeeld van gezien. In een AC mV meter die ik voor iemand moet calibreren zaten twee verkoolde weerstanden ( iemand heeft waarschijnlijk ooit flink wat AC op de AC uitgang gezet ipv de ingang) maar de rest werkt gewoon. Deze weerstanden zitten net als beide pcbs verticaal. De onderste ring is nog leesbaar, maar naarmate je hoger komt wordt hij steeds verkoolder. Bovenin is het gewoon verpoederd.

Eric,
Dat het in de practijk vaak goed gaat is een feit, maar dat wil nog niets over de theorie zeggen en daar gaat het hier eigennlijk om.
Ik ben echt wel in staat om dat zelf te beoordelen. Per slot van rekening dissipeert R10 al zo'n 1,5 W bij een anodestroom van 1,5mA en een spanningsval van 150V over de dekatron (een EZ10B).
Ook voor R11 en R7 kom ik op veel meer dan 1/2W.
Houdt er dan ook rekening mee dat het maximale vermogen van sommige El Ceapo weerstanden bij, ik dacht, 125°C worden gespecificeerd (Vishay doet dat bij 70°C).
Ik vind het gewoon leuk om over dit soort dingen te discussiëren en te theoretiseren. Daarom benik dit topic gestart. Wordt het ook weer eens onder de aandacht gebracht.

Het gekke is dat het 'brakke' ontwerp wèl van iemand komt, die bekend staat veel met dit soort schakelingen te werken en er ook veel van af weet.

@Fred
Leuk verhaal. HOudt er echter rekening mee dat een weerstand het heetst wordt in het gewogen midden van de weerstandsbaan. Daar zit de zgn 'hot spot' Laat een gloeilamp maar eens kersenrood gloeien. Je zult dan zien dat hij middenin lets meer oplicht dan aan de zijkanten en dat komt niet allen van het koelend effect van de aansluitdraden !

Had ook wel het idee dat het je vooral om de theorie ging. Maar kan niet van iedereen de praktische ervaring inschatten.

Het gekke is dat het 'brakke' ontwerp wèl van iemand komt, die bekend staat veel met dit soort schakelingen te werken en er ook veel van af weet.

Wellicht dan ook op basis van 'gaat wel goed'... (of gewoon niet over nagedacht... betrap mezelf er ook wel op dat er in ontwerpen dingen zitten waar je 2 weken later van denkt... 'Welke mafkees heeft dit verzonnen?'... shit, ik was het zelf ;)

Farnell levert de PR02 gewoon per stuk, het is wel US stock. Ik weet niet wat makkelijker voor je is, maar ook een Mouser heeft de PR02 en PR03 in het programma.

Dat gaat alleen als ik met iemand kan meeliften. Ik heb op 't ogenblik verder niets nodig.
Conrad heeft Vishay 1W metaalfilm weerstanden, die tot 500V gaan. Dat is voorlopig voldoende voor de eerste experimenten.
700V isolatiewaarde (voor 1 minuut) is voorlopig genoeg. Verkrijgbaar bij Conrad.

Als er iemand gaat kopen, doe ik natuurlijk wel mee.

Volgens mij volt het allemaal wel mee de hoogspanning komt uit een omvormer die bijna geen stroom kan leveren bij de minst geringste overbelasting stort de spanning in elkaar.
De weerstand in serie met de buis disipeert maximaal 0,195 watt dus waarom zou een 0,25watter niet genoeg zijn.
Als die waarde werkelijk wordt gedisipeerd in de praktijk levert de hoogspanning omvormer al meer dan 1 watt aan de uitgang waarmee hij op zijn tenen loopt.
En wat isolatiewaarde betreft is het bij deze weerstand zijn omgeving (de print) belangrijker dan de weerstand. Een weerstand is toch niet aanraakveilig er zijn immers blanke aansluitdraden. Hoge spanningsgeschiktheid wordt belangreiker bij grotere ohmse waarden, anders wordt immers de vermogensgrens eerder bereikt dan de spanningsgrens.
Dus of de schakeling nou echt zo slecht ontworpen is vind ik niet.
Het verhaal zou anders zijn als de print uit het net gevoed werdt en dus door het hoge beschikbare vermogen brand zou kunnen veroorzaken.

Nog even meegeven: Tidak heeft absoluut een punt van ook eens in de datasheet van weerstanden te gaan neuzen, zeker nu in het tijdperk van SMD, want daar liggen de toelaatbare spanningen nog een stuk lager. En zelfs over hoe te solderen kan je schrikken: wel/niet reflow, wel/niet met handsoldeerbout, etc. Zo ben ik ook al eens wat tegengekomen.

Nog even inpikkend op het verhaal van Fred101:

Op 16 februari 2012 15:59:09 schreef fred101:
Ik weet niet precies hoe het werkt. Het is een aanbeveling van Pease... ...

Ik heb het ook ooit ergens gelezen (en sla me dood, het kan evengoed in het boek van wijlen Pease geweest zijn dat hier op de plank ligt, maar dacht dat het ergens anders was)
Wat Fred wil zeggen is, dat je een temperatuurgradiënt krijgt door convectie. Warmte stijgt altijd. Bij een staande weerstand krijgt het bovenste deel minder de kans om af te koelen door de warme stijgende lucht van het onderste deel die passeert. Daardoor krijg je temperatuurverschillen (gradiënt). Het komt sterker voor bij zwaarbelaste weerstanden (meer hitte) maar speelt bij heel secure precisieschakelingen ook een rol (de tempco).

Op 16 februari 2012 16:36:13 schreef Tidak Ada:
@Fred
Leuk verhaal. HOudt er echter rekening mee dat een weerstand het heetst wordt in het gewogen midden van de weerstandsbaan. Daar zit de zgn 'hot spot' Laat een gloeilamp maar eens kersenrood gloeien. Je zult dan zien dat hij middenin lets meer oplicht dan aan de zijkanten en dat komt niet allen van het koelend effect van de aansluitdraden !

Dat klopt voor een horizontaal gemonteerd iets. Zet die gloeidraad ook vertikaal dan verschuift de zaak een beetje richting verhaal hierboven. Misschien heeft de Argon in de bol ook nog een invloed t.o.v. de open lucht.

- - big bang - -

edit: wat een heerlijk forum is dit toch!

@snameroc:

Volgens mij is dat 0,6W , als er 150V over de buis blijft staan:

400V × 1,5.10-3A = 0,6W

Als ik uitga van U2 ÷ R, kom ik zelfs op 1,6W !

Hier zit ik even vreemd tegenaan te kijken:
Er is mij namelijk verteld dat de stroom door de buis sechts 1,5 mA zou zijn. Misschien wordt de effectieve waarde bedoeld. Dan zou het kunnen, maar met dc zou het toch die 1,6W moeten zijn.

[Bericht gewijzigd door Tidak Ada op (61%)]

Dus jij wil zeggen tidak ada dat er eerst met veel moeite 550 volt gemaakt wordt en dat we die daarna met het grootste gemak in een weerstand verlagen naar 150 volt. Ik denk dat in dit verhaal iets niet klopt misschien kan iemand een keer meten in de schakeling dat zou duidelijkheid kunnen geven.

Ik denk dat jullie met zijn alle erg onderschatten hoe snel de spanning instort bij enige belasting.

Groeten Johan

[Bericht gewijzigd door snameroc op (14%)]

Nee, hoor, maar een koude katodebuis is vergelijkbaar met een zenerdiode. Er heerst een constante spanning over de buis.
Kijk maar eens naar de karakteristiek van bijvoorbeeld een OB2 (een stabilisatorbuis) of zelfs een neonlampje (Bijv. ontsteekspanning 110V, brandspanning 80V doofspanning 60V). Hierdoor kunnen neonlampjes dan ook als schakelaar en oscillator gebruikt worden (zoals ook in het onderhavige schema gedaan wordt).

Daarom moet de voedingsspanning over de buis ook zo hoog zijn: Hij moet zijn ontsteekspanning halen. De brandspanning is echter zo'n 150V (datasheet). Bovendien moet de ontsteekspanning extra hoog zijn in dit geval, om de doorloopfrekwentie van 1MHz te halen (een dekatron is in feite een ring-counter).

De voeding kan de 550V bij 2 mA gemakkelijk aan.

Nu weer verder on topic

heb je dat gemeten wat de spanning doet?
Dat zener effect weet ik ook wel.
Toch geloof ik niet dat je 75% van je opgewekte hoogspanning weggooit in een ballast weerstand.
Dus wie kan en wil meten?
En het is zeker ontopic want de vraag ging over de belastbaarheid van de weerstand in deze schakeling.

Edit in de grundig data sheet staat dat de brandspanning iets meer dan de helft is van de onteekspanning dus dat verlaagd in iedergeval het veronderstelde spanningsvan van 400v naar laten we zeggen 250v

Johan

[Bericht gewijzigd door snameroc op (25%)]

Ik geloof dat die 100k anodeweerstand inderdad wat te laag is, maar die is mij door de ontwerper opgegeven.
In de application notes staat 180k en een anodestroom van 1,5 mA Dan valt er over die weerstand toch echt 1,5 × 180 = 270V. Daar komt dan bij dat er in de AN ook nog katodeweerstanden worden geschakeld van 6k8, zodat je een buisspanning van 550 - 270 - 10 = 270V overhoud. er staat dus echt 270V over die weerstand.

Overigens gaat dit topic over de spannings en vermogens belastbaarheid van weerstanden in het algemeen, met de dekatronschakeling als praktijkvoorbeeld...

Aangezien de EZ10B een zeldzaam buisje is, kan ik niet zomaar wat aanklooien !

Als ik het goed begrijp heb jij die zeldzame buis. dus meten zou ik zeggen.Maar te groot kan de weerstand qua vermogen niet zijn dus als je 1 watt kiest zit je wat dat betreft veilig en het kost je bijna niets.Toch ben ik wel nieuwsgierig wat de spanning uit de omvormer doet bellast of onbelast.

Vroeger zaten in tv's altijd van die blauwe hoogspanningsweerstanden welke verpulverde in de loop der jaren niet door de warmte maar door ionisatie stroom naar zijn omgeving volgens mij.