电阻的种类和选择

2018-2-7 10:49 653 4 5 分类: 模拟 文集: 电子基础


  1. 一般电子电路上使用(薄膜电阻)

    一般我们使用的电阻通常是碳膜电阻,金膜电阻,氧化金膜电阻,金属釉膜电阻。这些薄膜电阻是用相应的材料做成的电阻体通过陶瓷片等基本材料镀气,印刷做成。

     

    1.1 碳膜电阻

    在精度要求不是很高的电路上使用,由于其价格低廉,很长时间作为电阻的主力而被广泛使用,但随着机器小型化趋势,现在其地位已经被贴片电阻取代。


     

    1.2 金膜电阻

    随温度变化其阻值不会有太大变化,在精度要求高的部分使用。现在已经有贴片型的了,但主要只使用在一些特殊用途上面,我还没有使用过。

    精度有D(±0.5%)、F(±1%)、G(±2%)等,需要注意的是在电解腐蚀(后面讲到)方面特别弱.

     

    1.3 氧化金膜电阻

    1W以上的消费电力部分上面使用。在引脚的成形上做些工夫,使其散热提升,有望做成小型化。

    精度上面有F(±1%)、G(±2%)、J(±5%),在大消费电力部分上要求的精度不是那么高所以我也只使用过J品。

     

    1.4 金属釉膜电阻

    随着手机,电脑的普及,部品小型化的趋势,使得金属釉膜电阻夺取了碳膜电阻的主力地位,成为现在电阻的主流。精度上也有D(±0.5%)、F(±1%)、G(±2%)、J(±5%),基本上可以代替引脚型的碳膜电阻,金膜电阻而使用。

     

    1.5 电阻阵列

    多个电阻封装在一起,称之为电阻阵列。我也在单片机的上拉,或者在输入功率的低通滤波器(Low pass filter)上使用。在日本部品的装配成本很高,所以电阻阵列的使用能够一次安装多个部件,可降低成本。

    电阻阵列的还有一个优势是封装内多个电阻均由同样条件生产的,在同一封装内温度基本保持一致。使用运算放大器来增大感应器信号时,可以不用考虑由于温度而引起的增幅率变化。

     

    1.6 覆膜电阻的弱点

    覆膜电阻价格便宜,用途广泛的,但抗击浪涌较弱,插入电流的限制等的用途上使用受限

    另外,由于电解腐蚀导致故障等问题。电解腐蚀是电阻的保护涂层内浸入的湿气,由于离子性不纯物质的存在和通电后的离子化,电阻覆膜与离子发生的反应。随着电解腐蚀进行,覆膜变细,电阻值增大,慢慢处于断线状态。由于电解腐蚀是通电后才进行的,一般检查很难发现。外部的冲击等引起的外包装与膜的损伤也是因素之一。中国厂商生产的部品在生产工艺上,管理不足也有很多因素。所以不能使用可靠性不高厂商生产的产品。贴片电阻由于生产的自动化,比较少有电解腐蚀的不良。只是,需要注意是机械冲击导致外装膜破裂。

     

  2. 功率型绕线电阻

    1W以上的比较大的功率电路上使用的电阻有水泥电阻,陶瓷电阻等,基本上都使用绕线的电阻体,可认为绕线电阻的一种。如其名文字一样,在圆柱形等的芯材(陶瓷较多)上绕上铜镍丝或者镍铬合金丝等,用水泥等来封装。最便宜的是用涂料来进行外装保护的电阻。如果担心抗外部冲击弱的话,使用水泥电阻比较好。

     

    由于是绕线,一般绕出来的东西带有电感,频率特性变差,根据用途有时会引起振荡。如果需要频率特性要求高时,有一种无感应绕线的特殊绕线法可以将电感部分去除。但在家电产品中基本都不需要考虑这些,也不用了解更详细。

     

    绕线电阻除了在一般电力电路上使用以外,开关电源的输入电容的插入电流限制上等也在使用。我第一次选择使用这个电阻就是在这个用途上。插入电流限制上,使用氧化金属电阻时常会出现断线故障,所以向电阻厂商了解一下,并得到了此推荐。

     

  3. E系列

    电阻,电容,电感线圈,等电子部品的值存在误差(当然的事)。误差的原因有很多,制造时的公差,温度的变化,随时间的变化等,有很多原因交织在一起。误差表现时,在已经决定了的范围之内,所有的原因加起来产生的公差也不能超过制定的范围(最差的公差表现)所以在新产品上,温度达到室温的话,公差在指定范围内是非常好的。电阻的误差比较小,5%的产品被广泛使用。

     

    与误差相关联,有E系列。100KΩ误差在5%的电阻会有95KΩ~105KΩ的差别。可是电子部品从使用的立场来看,部品的值越多使用起来越方便。如刚才的例子,100KΩ的一下值如果为200KΩ还没有110K120K130K。。。或者更细的101K102K103K。。。等更能达到使用目的值,选择上也变得很方便。但产生方来说种类变多,管理也越困难。把这之间的误差范围相互覆盖,以种类的数列决定值来制造部品。这样的数字排列叫做E系列。

     

    有了误差范围的覆盖,之前的100KΩ来举例的话,95K~105K的下一范围约为105K~116K其中心大概在110K,下一中心值是120K。。。这样排列下去单看值的话有点乱。以5%作为分段值1位数分成24种。这个数列就是E24系列。(具体分法大家可参照一下数字表)

    同样10%误差分类的话就有12种(E12系列),20%的误差分的话有6种(E6系列)。更细的分法以1%的误差分的话有96种(E96系列).其他好像还有E3E48E192。比1%还要精度高的部品也有在生产,但现在都是以指定值下单生产了。

     

    以下是E12E24R96系列的值,作为我们使用者来说,部品的种类增多,厂商很也很难管理。5%的部品就选择E12系列,2%1%品的话就选择E24系列。

     


E-12

1.0

1.2

1.5

1.8

2.2

2.7

3.3

3.9

4.7

5.6

6.8

8.2

E-24

1.0

1.1

1.2

1.3

1.5

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

2.7

3.0

3.3

3.6

3.9

4.3

4.7

5.1

5.6

6.2

6.8

7.5

8.2

9.6

E-96

1.00

1.02

1.05

1.07

1.10

1.13

1.15

1.18

1.21

1.24

1.27

1.30

1.33

1.37

1.40

1.43

1.47

1.50

1.54

1.58

1.62

1.65

1.69

1.74

1.78

1.82

1.87

1.91

1.96

2.00

2.05

2.10

2.15

2.21

2.26

2.32

2.37

2.43

2.49

2.55

2.61

2.67

2.74

2.80

2.87

2.94

3.01

3.09

3.16

3.24

3.32

3.40

3.48

3.57

3.65

3.74

3.83

3.92

4.02

4.12

4.22

4.32

4.42

4.53

4.64

4.75

4.87

4.99

5.11

5.23

5.36

5.49

5.62

5.76

5.90

6.04

6.19

6.34

6.49

6.65

6.81

6.98

7.15

7.32

7.50

7.68

7.87

8.06

8.25

8.45

8.66

8.87

9.09

9.31

9.53

9.76


 


  1. 使用电力

    电阻在规格中记载了定额电力,但设计的立场来说,需要注意其逐渐降低的使用

    一般来说电阻如下图所示,根据周围温度有规定其容许电力,周围温度超过70°C后需要限制其使用电力。此特性影响电阻的热发散的性能,所以根据其外观大小和形状有所差别。

    但是,周围温度,消费电力一一计算的话比较麻烦,出特殊场合,以定额电力1/2以下的值来使用基本上没有问题。

     

    IGBT的门极(gate)电阻一样,断续地过度的大电流流过时,求其平均电力,选择含减额的定格内的电阻。平均电力

    PAV=∫(I2Rdt/T

    PAV平均电力       I电流    R电阻值

    T反复周期10秒以上时以10为基准

    通过此公式算出。

     

    另外通电时,开关电源的输入用的电解电容的充电电流的控制等上使用时的平均电力为

    PAV=(E2/R)x(CR/T)=E2C/T

    PAV平均电力        E电源电压   R限制电阻值       C输入电容的容量      

    T反复周期10秒以上时以10为基准

    通过以上算出的结果,选择比此更大的定额电力就行了。

     

    只是,短时间的过负载引起的电力损失不能靠电阻体发散,电阻体与电极的结合部等地方储蓄,多次后会引起故障,不要忘记在最差条件下的反复试验确认耐久性

     

  2. 最高使用电压

    还有电阻的规格书写有最高使用电压,这时候规定。可使用的最高电压根据电阻值的不同有所变化,需要注意。

    P/R)的值{P:定额电流,R:电阻值}来计算出的值与记载的最高使用电压较低的值作为实际设计时的最高使用电压。

     

     




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ksh9 2018-2-8 09:06

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