電阻選型與應用知識係列大講台—電阻的基本選型原則及案例分析
發布時間:2011-05-30 來源:電子元件技術網
電阻的中心議題:
- 電阻的歸一化選型方向總結
- 電阻的特性參數選型原則
- 電力儀表電阻選型案例分析
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電阻知識大講台第一講圍繞電阻的基礎知識,給大家總結了電阻的一些基本概念(其中包括電阻的特性參數),第di二er講jiang給gei大da家jia講jiang解jie了le如ru何he進jin行xing電dian阻zu的de檢jian測ce與yu失shi效xiao分fen析xi,這zhe一yi講jiang將jiang在zai之zhi前qian兩liang講jiang的de基ji礎chu上shang,更geng進jin一yi層ceng,總zong結jie了le電dian阻zu的de選xuan型xing原yuan則ze,包bao括kuo歸gui一yi化hua選xuan型xing方fang向xiang(快速定位電阻類別),以及特性參數選型原則(根據電阻的特性參數來細化電阻的選型),以幫助工程師在電路設計中快速進行電阻選型。
一、電阻器的歸一化選型方向總結
本歸一化選型原則隻是針對電阻選型的一個“輪廓”,genjuyiwanggongchengshidexuanxingjingyanzongjiechulaide,juyoudazhonghuadexuanxingyiyi,zaiyaoqiuyangededianlushejizhong,haixuyaogenjujutidianlushejizhongdedianqiyaoqiuduidianzuxuanxingjinxingjinyibudekaoliang。
A、電阻選型“輪廓”
1、金屬膜電阻器:1W以下功率優選金屬膜電阻,1W及1W以上功率優選金屬氧化膜電阻。
2、碳膜電阻器:為話機專用類別,公司技術不使用。優選等級信息用“T”標記。
3、熔斷電阻器:不推薦使用。反應速度慢,不可恢複。建議使用反應快速、可恢複的器件以達到保護的效果,並減少維修成本。
4、繞線電阻器:大功率電阻器。
5、集成電阻器:貼片化。插裝項目隻保留並聯式,插裝的獨立式項目將逐步淘汰,用同一分類的片狀集成電阻器替代。
6、片狀厚膜電阻器:在逐步向小型化、大功率方向發展,優選庫會隨著適應發展方向的變化而動態調整。這類電阻器是小功率電阻的優選對象。
7、片狀薄膜電阻器:建議使用較高精度類別。
B、選型與應用要求配對表
1、性能要求——可型種類

2、額定功率——電阻值範圍
[page]
二、電阻的特性參數選型原則總結
在第一講中,對電阻的特性參數進行了詳細的講解(詳情可瀏覽:http://m.0-fzl.cn/art/artinfo/id/80010906?source=lecture),在眾多的概念中,對電阻的選型尤其重要的有兩個概念——標稱阻值和阻值允許偏差。
標(biao)稱(cheng)阻(zu)值(zhi)是(shi)電(dian)阻(zu)器(qi)設(she)計(ji)所(suo)確(que)定(ding)的(de),通(tong)常(chang)在(zai)電(dian)阻(zu)器(qi)上(shang)標(biao)出(chu)的(de)電(dian)阻(zu)值(zhi)。在(zai)規(gui)定(ding)條(tiao)件(jian)下(xia)測(ce)量(liang)電(dian)阻(zu)器(qi)所(suo)得(de)到(dao)的(de)阻(zu)值(zhi)叫(jiao)做(zuo)實(shi)際(ji)阻(zu)值(zhi)。為(wei)了(le)便(bian)於(yu)生(sheng)產(chan)和(he)使(shi)用(yong),國(guo)家(jia)統(tong)一(yi)規(gui)定(ding)了(le)一(yi)係(xi)列(lie)阻(zu)值(zhi)作(zuo)為(wei)產(chan)品(pin)的(de)標(biao)準(zhun)值(zhi),這(zhe)些(xie)阻(zu)值(zhi)被(bei)稱(cheng)為(wei)電(dian)阻(zu)器(qi)的(de)標(biao)稱(cheng)阻(zu)值(zhi)係(xi)列(lie)。一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo),精(jing)度(du)與(yu)標(biao)稱(cheng)阻(zu)值(zhi)係(xi)列(lie)有(you)關(guan),精(jing)度(du)越(yue)高(gao),所(suo)選(xuan)標(biao)稱(cheng)係(xi)列(lie)越(yue)密(mi);jingduyuedi,suoxuanbiaochengxilieyuexi。youyugongchangshangpinhuashengchandexuyao,diankangzujianchanpindeguigeshiantedingshulietigongde。kaolvdaojishushanghejingjishangdehelixing,muqianzhuyaocaiyongE數列作為電抗組件規格。常用的係列有E6, E12, E24, E96係列。(E數列規格可點擊瀏覽:http://m.0-fzl.cn/bbs/viewthread.php?tid=123482&extra=page%3D1&frombbs=1)
電(dian)阻(zu)器(qi)的(de)實(shi)際(ji)阻(zu)值(zhi)與(yu)標(biao)稱(cheng)阻(zu)值(zhi)之(zhi)間(jian)可(ke)以(yi)有(you)偏(pian)差(cha),這(zhe)一(yi)偏(pian)差(cha)的(de)最(zui)大(da)允(yun)許(xu)範(fan)圍(wei)叫(jiao)做(zuo)阻(zu)值(zhi)允(yun)許(xu)偏(pian)差(cha),也(ye)稱(cheng)為(wei)精(jing)度(du)。通(tong)常(chang)用(yong)標(biao)稱(cheng)阻(zu)值(zhi)的(de)百(bai)分(fen)數(shu)來(lai)表(biao)示(shi)。
對標稱阻值和阻值允許偏差有了認識之後,下麵我們對電阻的選用要求進行概論。
電阻的一般特性參數選型要求
1、精度
在(zai)設(she)計(ji)中(zhong)不(bu)要(yao)盲(mang)目(mu)的(de)追(zhui)求(qiu)電(dian)阻(zu)本(ben)身(shen)的(de)精(jing)度(du),即(ji)使(shi)高(gao)精(jing)度(du)的(de)電(dian)阻(zu)受(shou)環(huan)境(jing)的(de)影(ying)響(xiang),也(ye)會(hui)超(chao)出(chu)其(qi)範(fan)圍(wei)。所(suo)以(yi)應(ying)該(gai)更(geng)加(jia)的(de)關(guan)注(zhu)可(ke)靠(kao)性(xing)試(shi)驗(yan)的(de)指(zhi)標(biao)。目(mu)前(qian)選(xuan)擇(ze)電(dian)阻(zu)的(de)精(jing)度(du)不(bu)建(jian)議(yi)超(chao)過(guo)0.1%,常用的厚膜電阻都是5%,1%以上精度要求電阻建議選用厚膜電阻,1%以下精度要求電阻建議選用薄膜電阻。
2、不選用極限和邊緣規格
不選用各分類電阻器的極限規格。如電阻器具體係列中的最大最小阻值的邊緣規格。
3、降額使用
降額使用是提高電阻器工作可靠性和壽命的最重要手段。電阻的功率取決於封裝的大小,薄膜電阻的功率很小,一般小於1W,電阻在使用時,一定要對功率進行降額。
不同類別的電阻具有不同的絕緣介質和自愈機製,對承受應力(主要是工作電壓、消耗功率和工作環境溫度)的降額程度要求有差異,但一般都在0.6倍額定承受應力下使用,不超過0.75倍。建議在降額曲線再降80%,繞線電阻據有很大的功率特性。
其中電阻的額定功率計算方法:
當電阻阻值小於額定阻值時,額定電壓:
當電阻阻值小於額定阻值時額定電壓等於最高電壓。
4、電阻值變化
電阻器在實際工作時的電阻值不同於標稱電阻值,而與以下因素有關:
(1) 阻值偏差。實際生產中電阻器的阻值會偏離標稱阻值,此偏離應在阻值允許偏差範圍內。
(2) 工作溫度。電阻器的阻值會隨溫度變化而變化。此特性用T.C.R值即電阻溫度係數來衡量。
(3) 電壓效應。電阻器的阻值與其所加電壓有關,變化可以用電壓係數來表示。電壓係數是外加電壓每改變 1 V時電阻器阻值的相對變化量。
(4) 頻率效應。隨著工作頻率的提高,電阻器本身的分布電容和電感所起的作用越來越明顯。
(5) 時間耗散效應。電阻器隨工作時間的延長會逐漸老化,電阻值逐漸變化(一般情況下增大)。
外加應力下電阻值漂移應在電路要求的範圍內,同時還應考慮老化因素。應給出設計裕度(一般為電路要求變化範圍的一半,如電路要求可在±10%範圍內變化,應選擇在±5%內變化的電阻器)。
5、額定工作溫度
各種具體型號的電阻器都有規定的額定環境工作溫度範圍,在實際使用中不應超出規定的環境工作溫度範圍。
目前TCR小的電阻器隻有薄膜電阻,一般情況下,碳膜與陶瓷電阻器TCR為負,對於低TCR設計,首選推薦10ppm。不同材料電阻的TCR有很大的變化,大致範圍可以從下表看出:

6、降功耗曲線
當工作環境溫度高於70°C時,應在原使用基礎上再進行降額。降額曲線如圖1所示:

7、管腳表層金屬
管腳表層金屬采用Sn/Pb或Sn,焊接性能好,價格便宜,盡量避免采用貴金屬管腳或外電極的電阻器(對特殊種類的電阻器,如其行業通用貴金屬作管腳的表層金屬,則應采用行業的通用標準,目前公司技術尚未采用)。
8、安裝
jinliangcaiyongbiaomiantiezhuangdedianzuqi。biaomiantiezhuangbujinshengchanxiaolvgao,tijixiao,qieyouyudaliangshiyongerjiagedi。weijieshengkongjianhaikeshiyongbiaomiantiezhuangdejichengdianzuqi(是片狀厚膜電阻器陣列,又稱電阻排或電阻網絡,目前公司的產品中已經大量使用)。[page]
三、電力儀表電阻選型案例分析
現以電力儀表上電壓電阻采樣為例講解如何對電阻進行選型,具體電路要求為:
1.應用於采樣電路
2.電阻兩端電壓為500VAC
3.電阻受環境溫度引響小
4.電阻阻值在1.5M左右
5.電阻精度要求高
1、此電阻應用在采樣電路裏,功率要求不高,精度要求比較高,可以使用膜電阻(金屬膜、片狀厚膜、片狀薄膜),綜合價格、實際電阻的封裝和電路安裝,選擇金屬膜電阻。
2、該電路受溫度影響小(TCR值小,一般小於100ppm)。
3、參數選定:
(1)根據常用組件標稱係列E24,我們選用1.5M
(2)根據實際使用,電阻精度選用1%
(3)TCR為100ppm,其精度範圍在千分之三
(4)功率=U*U*÷1.5M=0.3W, 降額70%,選用1W電阻
(5)額定電壓=500*1.414=700 ,選用1KV的耐壓
初步選型結果為:金屬膜電阻、1.5M、1%精度、TCR為100ppm、1W功率。
初chu步bu選xuan型xing出chu來lai後hou還hai需xu要yao在zai製zhi作zuo出chu樣yang品pin之zhi後hou對dui電dian路lu進jin行xing測ce試shi,調tiao整zheng電dian阻zu的de具ju體ti參can數shu,並bing反fan複fu進jin行xing選xuan型xing測ce試shi,以yi達da到dao係xi統tong的de穩wen定ding工gong作zuo,這zhe才cai算suan對dui電dian阻zu進jin行xing完wan整zheng的de選xuan型xing。
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