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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Maximale Verlustleistung an Widerständen bei PWM


Autor: André Wippich (sefiroth)
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Hallo zusammen!

Ich möchte einige LEDs im 1:5 Multiplexbetrieb ansteuern (Frequenz 150 - 
200 Hz). Berechnet habe ich dafür einen Widerstand von 40 Ohm an dem bei 
Stromfluss (75mA) eine Verlustleistung von 225mW abfällt. Nun überlege 
ich, ob ich da 1206er SMD Widerstände (Pmax 250mW) nehme oder ob da 
0805er mit Pmax 125mW genügen. Die 225mW fallen ja nur während 20% eines 
Zykluses ab. Im Mittel würde ich dann ja bei 45mW Verlustleistung 
liegen.

Allerdings habe ich keinen Hinweis gefunden, welche Spitzenlast ein 
Widerstand verkraftet. Den reinen Mittelwert kann man ja auch nicht 
immer bedenkenlos zu Rate ziehen. LEDs z.B. (ok, sind natürlich nicht 
wirklich mit Widerständen vergleichbar) brauchen eine Abkühlzeit, wenn 
man mit gepulsten, höheren Strömen arbeitet.

Da ich 35 Widerstände benötige macht das schon einen Unterschied im 
Platzbedarf aus... Daher würde ich mich über eine Antwort sehr freuen 
:-)

Um es gleich vorweg zu nehmen: Es wird eine LED-Laufschrift mit 
Matrixansteuerung. Ich weiß. Ist nix neues, aber ich brauche eine 
Anzeige für meinen Selbstbau-Wecker ^_^

Gruß, André

Autor: Leistungselektronik 1 (Gast)
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Leistung durch den Widerstand ist immer noch P=u^2/R, wobei du den 
Effektivwert nehmen musst (sollte ja bei bekanter PWM kein Problem sein)

Autor: André Wippich (sefiroth)
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Die effektive Verlustleistung beträgt 45mW (siehe oben).

Es geht mir ja darum, wieviel Strom/Leistung kurzzeitig anliegen darf. 
Man kann bestimmt auch 100A da durchjagen und bei ausreichend kurzer 
Zeit den effektiven Pmax nicht überschreiten. Ich denke mal, der 
Widerstand würde dann aber trortdem platzen :-D

Autor: Leistungselektronik 1 (Gast)
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dein u (bzw. i) ist immer noch eine Funktion der Zeit, also steckt da 
der "Kurzzeitbetrieb" schon mit drin. Weiss ja nicht wie du den 
Effektivwert berechnet hast, aber musst auf jeden Fall übers Integral 
machen. Halt eben Effektivwertberechnung.

Autor: André Wippich (sefiroth)
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Integral braucht man soweit ich weiß nur bei komplexeren Spannungen. Für 
rechteck, Sinus u.s.w. wurde das doch schon alles in eifnachen Formeln 
zusammengefasst...

Effektivwert Rechteckspannung:
Ueff = Û * SQRT(tw / T)

tw/T (Puls-Pausenverhältnis) ist bei 1:5 Multiplex = 0,2

Da im eingechaltetem Zustand 3V über dem Widerstand abfallen ist Û = 3V

-> Ueff = 3V * SQRT(0,2) = 1,341V


Peff = Ueff² / R

R = 39 Ohm (Berechnet für einen Stromfluss von 75mA im eingeschalteten 
Zustand)

-> Peff = 1,8 V² / 39 Ohm = 0,046 W


Und nicht destotrotz werden bei 150 Hz für ca. 1,33ms 225mW in einem 
Widerstand umgesetzt, der für nur 125mW ausgelegt ist...

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

der Widerstand setzt das in Wärme um und die muß er loswerden.
Das dürfte ihm auch problemlos gelingen, da er ja auch 6,667ms Zeit hat, 
wieder abzukühlen. Ich glaube nicht, daß Widerstände sterben, weil sie 
die ganze Leistung an einem Punkt umsetzen wollen.
Die thermische Trägheit sollte hier zum langen Leben reichen.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Bobby (Gast)
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Entscheidend ist wohl nur die Leistung über längere Zeit,
vorallem da die Überschreitung des Nennstromes ja minimal ist.
Denk mal an die Trägheit von Heizelementen. Was anders
ist ein Widerstand hier ja nicht.

Du hast recht: Integral braucht man hier nicht, obwohl man
es benutzen kann. Tastverhältnis mit dem tatsächlichen Strom
malnehmen dürfte ausreichen...

Autor: André Wippich (sefiroth)
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Super, danke für die Antworten!

Autor: Jörg B. (manos)
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Ich kann André's Bedenken verstehen, irgendwann ist Schluss mit der 
Impulsbelastung - aber bei kurzzeitig mehr als das doppelte des 
Maximalwerts wird der Widerstand wohl noch nicht explodieren - bei dem 
100- oder 1000- Fachen wäre ich mir da nicht so sicher :)

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