Propósito de 2 resistencias en serie en el divisor de voltaje

En el esquema / imagen a continuación, ¿cuál es el propósito de 2 resistencias en serie para el divisor de voltaje? ¿Temperatura, fugas térmicas, acciones, precios u otra cosa?

Gracias.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Por lo general, se hace para cumplir con los requisitos de confiabilidad para la seguridad.

Cuando se opera desde un alto voltaje peligroso, un circuito debe tener protección de punto único de falla (SPOF) para cumplir con las aprobaciones de seguridad como CE. Específicamente, un voltaje peligroso suele ser superior a 50 V CA o 120 V CC, pero el requisito se establece en las normas para las que el equipo debe estar aprobado. Ciertamente se aplica a su 400 VDC aquí.

Diseñar para SPOF significa que debe tenerse en cuenta el efecto de una falla de un solo componente en el circuito, para cada componente. Para SPOF, 'falla' significa que el componente falla en cortocircuito o circuito abierto. No todos los componentes fallan de esta manera en la vida real, pero así es como se considera en SPOF. El circuito no debe causar más riesgos, como incendios, daños a personas o sobrevaloración de otros componentes, cuando un solo componente ha fallado de esta manera.

Considerando SPOF aquí, una resistencia en serie única de 400 V podría fallar en cortocircuito y entregar 400 V a través de la resistencia de 1 K y la salida. Por lo tanto, se utilizan dos resistencias en serie, para protección de nivel SPOF. Si uno falla en cortocircuito, el otro todavía debe estar funcionando ya que estamos considerando un solo punto de falla.

Cada resistencia superviviente debe estar clasificada para manejar el voltaje completo y la potencia con la que tendría que lidiar. Entonces, aquí necesitaría resistencias de 1 M con capacidad para 400 V más la tolerancia de su suministro más un margen de seguridad (¿500 V o más?). Y la potencia nominal debe ser para el voltaje de suministro más alto de 400 V en una sola resistencia de 1 M y 1 K, con reducción de potencia. Así que echemos un vistazo a la disipación de 160 mW y use al menos una resistencia de 320 mW, por ejemplo, 1/2 W.

Luego, si el 1 K falla en circuito abierto, la impedancia de la fuente de 400 V a 2 M se entregará a su salida. Entonces eso también debe ser considerado. Podrías usar una segunda resistencia paralela y hacer ambas 2 K. Una falla de cualquiera de las cuatro resistencias que tienes ahora afectará el voltaje de salida del divisor potencial, por lo que debe tenerse en cuenta. Si solo está detectando la presencia de 400 V, los valores de resistencia adecuados permitirían que la salida accione un transistor NPN o un comparador de voltaje que funcione desde cualquiera de los tres voltajes de salida causados ​​por los tres divisores posibles (2M: 1K normalmente, 1M: 1K , 2M: 2K). Si está tratando de medir los 400 V, puede agregar un segundo y tercer circuito divisor idéntico y pasarlos por un circuito de votación mayoritario para identificar el voltaje correcto (dos de los tres voltajes son casi iguales).

Esta puede no ser la razón original de que su circuito aquí tenga dos resistencias en serie, no sé la aplicación o sus requisitos. Pero es una razón por la que debería.

El diseño de confiabilidad, seguridad y EMC a menudo se olvidan en los diseños de circuitos sobre la función pura. Es un muy buen enfoque de diseño considerar estos requisitos en la concepción misma de un circuito, no tratar de agregarlos más tarde.

La mayoría de las resistencias, especialmente las SMD (incluso las más grandes de 1210) no están clasificadas para 400V.

Entonces, una de las posibilidades es que usaron 2 en serie para dividir el requisito de voltaje.

Si bien existen resistencias de mayor clasificación, hay otros factores a considerar, como el costo, la disponibilidad, el tiempo adicional que lleva obtenerlos, un componente adicional para colocar en la máquina de recogida y colocación, etc. (es decir, la mayoría de las casas PCBA tendrán 1M resistencias estándar, pero probablemente no las de alto voltaje). Entonces, considerando todo, puede ser más barato usar solo 2 estándares. También brinda más flexibilidad en caso de que los de alto voltaje se agoten, etc.

También tenga en cuenta que incluso si tiene resistencias 1210 que pueden tolerar 400V, las tolerancias de deformación de PCB pueden requerir distancias más grandes que la resistencia misma, por lo que necesita una resistencia más grande o más de una.

De esta hoja de datos de Panasonic.

De esta hoja de datos de Vishay .

$V^2/R$$(V/2)^2/(R/2) = V^2/2R$