Résistance de 125 mW soumise à une dissipation de 600 mW dans un système de sécurité professionnel

Le schéma ci-dessous est le circuit d'entrée d'un PCB de signalisation, que nous achetons à l'un de nos fournisseurs de systèmes de détection d'incendie. Ledit PCB doit être intégré dans un soi-disant panneau d'évacuation géographique qui permet aux pompiers de voir dans quelle zone d'un bâtiment un incendie s'est déclaré et, en tant que tel, fait partie d'un système de sécurité.

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

La LED montrée est en fait la LED IR d'un optocoupleur (nécessaire pour des raisons de rejet en mode commun). Chaque zone de détection d'incendie possède une telle entrée. Les sorties de l'optocoupleur sont introduites dans un microcontrôleur Atmel où elles sont traitées afin d'allumer certaines LED sur un plan d'étage du bâtiment. En l'absence de tout signal d'entrée, le MCU réinitialise toutes les LED du panneau.

La résistance de 820 ohms est de type CMS, et d'après ses dimensions, je l'estime être le boîtier 0805 et en tant que telle, elle est évaluée à 125 mW. La documentation de notre fournisseur affirme que la plage de tension d'entrée est comprise entre 2,2 et 24 V. Ceci est de par leur conception, afin de prendre en charge de nombreuses marques d'ordinateurs de détection d'incendie. Pas tous, mais un certain nombre de systèmes produisent en réalité du 24V. Selon mes propres calculs, la résistance dissipe environ 600 mW à l'entrée 24 V, en supposant une tension directe totale de 1,9 V pour la diode et la LED. En réalité, l'application de 24 V à l'entrée pendant aussi peu que 5 secondes fait que la résistance chauffe tellement que vous ne pouvez pas la toucher. À ce stade, le courant d'entrée est d'environ 26 mA. Comme je ne suis pas très expérimenté avec les composants SMD, étant hors électronique depuis de nombreuses années, j'ai besoin de savoir s'il y a un risque de grillage de la résistance,

Au moment où les pompiers peuvent observer le panneau, la première détection est en moyenne + 15 minutes. Cela signifie que les résistances des entrées activées seront soumises à ces conditions pendant au moins 15 minutes, dans des zones densément peuplées. Dans les zones rurales avec moins de personnel de lutte contre les incendies, cela peut être encore plus long.

Les réponses faisant autorité ou les liens vers celles-ci sont très appréciés.

Image d'un panneau géographique:

Image de la carte avec circuit d'entrée:

Il y a huit circuits d'entrée identiques. J'ai ajouté le texte "820 ohms" sous l'une des résistances. À gauche de cette résistance se trouve la diode, au-dessus et à gauche se trouve l'opto-isolateur. Il s'agit d'un appareil à 4 broches avec le code SMD 824.

Vue très rapprochée de la résistance en question:

D'après les données que vous fournissez, cela semble en effet être une mauvaise conception. J'ai également une dissipation d'environ 600 mW dans R1 dans le circuit que vous montrez.

Le fait que la résistance chauffe vraiment est une preuve directe qu'elle dissipe une puissance importante pour sa taille, mais pas nécessairement trop. Les résistances peuvent fonctionner indéfiniment sans danger à des températures qui vous brûleraient le doigt. Un test au doigt ne vous dit pas vraiment s'il se dissipe juste dans la limite ou au-dessus.

Une possibilité est que le circuit ne soit pas comme vous le montrez. Peut-être qu'il se passe autre chose qui n'est pas facilement visible de l'extérieur du tableau. Un bon test serait de mesurer la tension réelle aux bornes de la résistance. Cela, avec l'étiquette sur la résistance, vous donnera une réponse définitive à la quantité de puissance qu'elle dissipe.

Notez que les résistances 0805 sont étiquetées avec 3 ou 4 chiffres. Il s'agit d'un format à virgule flottante, le dernier chiffre étant l'exposant de 10 et les chiffres précédents la mantisse. Une résistance de 5% 820 Ω sera étiquetée "821", ce qui signifie 82 x 10 ¹ = 820.

La puissance dissipée par une résistance est le carré de la tension qui la traverse divisée par la résistance. Dans les unités communes,

Par conséquent, la tension qui provoque une dissipation particulière est

À 125 mW, une résistance de 820 Ω aura

à travers lui.

Si la résistance est vraiment de 820 Ω, n'est vraiment bonne que pour 125 mW et a plus de 10 V dessus, alors oui, c'est une conception défectueuse. D'après les données que vous nous avez fournies, ces prémisses semblent être vraies.

S'il s'avère que la résistance est vraiment surchargée, alors ce qui s'est probablement passé est que l'unité a été initialement conçue pour une tension inférieure. Quelqu'un a réalisé qu'il manquait trop de marché en ne supportant pas une tension plus élevée. Celui qui était censé vérifier cela en ingénierie ne l'a pas fait, était généralement incompétent ou a juste raté celui-ci.

Bien sûr, pourquoi c'est comme ça n'a pas d'importance pour vous. Vous devez absolument rejeter ce système. Actuellement, c'est juste une autre entreprise qui met un mauvais produit sur le terrain. Si vous incorporez cela à votre système, vous mettez un mauvais produit sur le terrain et vous êtes responsable de la responsabilité qui en résulte, et ce sera votre réputation qui sera endommagée.

Bien que vous ne souhaitiez certainement pas utiliser ce produit (encore une fois, en supposant que les choses sont vraiment comme vous le dites), il est très peu probable que l'appareil prenne feu. De telles résistances surchargées brûlent généralement et s'ouvrent. Il n'y a pas assez de choses inflammables pour provoquer un incendie. Cependant, la résistance pourrait s'éteindre et s'ouvrir avant l'arrivée des pompiers, leur donnant des informations erronées sur l'endroit où se trouve le feu. C'est le vrai danger de ce système. Ou, le système peut verrouiller les informations jusqu'à une réinitialisation manuelle, de sorte qu'il n'y a aucun symptôme lors du premier incident. Cependant, maintenant ce canal est cassé et ne répondra pas aux futurs incendies dans cette zone. C'est évidemment vraiment mauvais aussi.

Faites la mesure de tension et faites part de votre inquiétude au fabricant. Cela vaut peut-être la peine d'entendre ce qu'ils ont à dire, mais cela devrait être quelque chose de vraiment bon pour moi de faire à nouveau confiance à leurs produits. N'oubliez pas qu'avec les ingénieurs électriciens, tout comme avec n'importe quel grand groupe de personnes, il y en a vraiment de bons au sommet, une majorité décente au milieu et des incompétents au bas. Il existe certainement des produits conçus de manière incompétente. Vous en avez peut-être trouvé un.

Eh bien, vous devinez un peu sur beaucoup de choses, mais vous semblez très sûr qu'une résistance 0805, que vous pensez être, est conçue pour 125 mW.

Il existe des résistances 0805 de 1 W (à 70 ° C). Bien sûr, ils fonctionneront très chaud, mais ils sont conçus pour cela. Dans la valeur que vous avez, il est plus probable qu'elle atteigne 500 mW maximum à 70 ° C. Ou peut-être une note inférieure, mais il n'y aurait pas de différence visible.

Personnellement, je ne me sentirais pas à l'aise dans cette situation particulière en exécutant des pièces même près de leurs spécifications imprimées, mais en fait, les pièces montées en surface sont très sensibles aux détails du PCB - à partir des tests, une très petite pièce peut dissiper beaucoup de puissance (similaire à une beaucoup plus grande pièce) s'il est monté sur un plan de masse. Une très grande partie sur une planche simple face avec des traces minces peut être plus chaude qu'une pièce 0603 avec des fils gras, un plan de masse, etc.

Je ne vois aucune redondance dans ce circuit, donc tout type de défaillance en un seul point - l'opto, les fils de l'unité, la résistance, la diode pourraient entraîner une défaillance de la reconnaissance de la signalisation, ce n'est donc pas traité comme un problème de sécurité critique conception de l'appareil le moins du monde.

(Edit: J'ai une suggestion: vous confirmez que l'entrée est réellement évaluée à 24 V CC. La dissipation de puissance avec 24 V CA serait environ la moitié de ce qu'elle est avec une entrée 24 V CC. D'accord, vous avez couvert cela dans un commentaire )

De l'autre côté de l'équation, si la tension en question provient d'un groupe de batteries de secours, le `` 24VDC '' pourrait ressembler davantage à 28VDC, ce qui augmenterait considérablement la dissipation de puissance à plus de 850mW. Les résistances sont proches les unes des autres, elles chauffent donc les unes les autres.

Faites-en part au fournisseur.

Les résistances CMS à usage général typiques sont généralement du type à couche épaisse .

Ce type de résistance n'est pas conçu pour une surcharge à long terme (en effet, aucune ne l'est), mais l'effet de la surcharge thermique de la pièce (via trop de puissance) est de diminuer la résistance dans la phase initiale:

( Source )

Dans ce type de circuit, où la tension directe de la LED et de la diode ne changera pas de manière significative pour les changements de courant (pour une diode au silicium, elle est de 60 mV par décennie de courant), cela augmentera le courant dans le circuit avec une tension proche de la constante à travers la résistance pendant cette période conduisant à plus de chaleur dans la pièce. Cela pourrait éventuellement provoquer un emballement thermique .

On ne sait pas s'il brûlera ou non (mais très probablement s'il est soumis à ce type de surcharge en continu), mais il aura certainement une durée de vie plus courte que celle indiquée (normalement indiquée à 25 ° C bien que certaines valeurs d'endurance soient à la température nominale); en effet, l'augmentation de la température d'un appareil pour induire délibérément des défaillances est un test courant pour les fabricants car le taux de défaillance augmente de façon exponentielle avec l'augmentation de la température.

Ce processus est utilisé par les fabricants pour prédire la durée de vie utile des composants en utilisant l' équation d'Arrhenius dans de nombreux cas en provoquant délibérément des défaillances précoces à des températures élevées. Cela conduit à une durée de vie prévisible du composant dans des conditions plus bénignes.

Je suis entièrement d'accord avec Olin que vous devez rejeter ces unités car la fiabilité de l'unité est garantie d'être faible aux extrêmes de tension spécifiés par le fournisseur, même si elles survivent à la surcharge.

Une conception appropriée ne permettra jamais la surcharge d'une pièce bien qu'il existe des pièces délibérément conçues pour résister aux événements d'impulsion à court terme et qui se trouvent souvent dans les circuits ESD et de protection contre la foudre.

[Mise à jour] Il est possible, comme le commente Supercat, qu'il s'agit d'un PTC, comme cette série

La seule façon dont le circuit est logique est que la résistance de 820 ohms est une résistance de limitation de courant . Il fonctionne conjointement avec la résistance de collecteur de l'étage précédent de conduite. La tension du collecteur du pilote peut être de 24 V, mais si sa résistance de collecteur est de 1 k ohm, le courant à travers la résistance 820 ne sera que d'environ 12 mA et la perte de puissance sera d'environ 118 mW.

Cela montre que ce circuit ne doit pas être utilisé avec des pilotes d'entrée à collecteur ouvert !