什么是电阻器?电阻器选型应该注意什么?

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关于电阻器,特别是薄膜贴片电阻器在各个领域都十分常用。对于初学者而言,电阻器的选型无非就是选择阻值的大小与封装规格,但是对于电阻器的物理特性理解得并不深刻。

在普通的应用场合,或者是做毕业设计,这种理解问题不大。但是在实际的产品设计中,需要考虑到电阻器的方方面面,把各种参数都考虑在内,这样的产品才有可能在各种使用环境中都稳定可靠。

什么是电阻器?

这是个简单的概念,专门设计成能阻碍电子流动的元器件,即电阻器。事实上自然界中任何物质都会对电子产生阻力,只是大小有区别而已。标准的阻值例如:10Ω、100Ω、1KΩ、1MΩ等。

常用的参数

从威廉希尔官方网站 设计的角度来看,首先想到的参数就是电阻值,它影响着电流的计算(I=U/R),同时也涉及到功率的计算(P=I²R),此外还有其它分压偏置等威廉希尔官方网站 的计算。

如果从PCB设计的角度来考虑,首先要确定的是电阻器封装的类型和尺寸,而贴片电阻器常用的尺寸规格从小到大排列有:0201、0402、0603、0805、1206、1210、2010、2512。

PCB封装

重要的参数

首先要考虑电阻器的额定功率,如果在电阻器身上加载超过其本身所能承受的功率,电阻器最终会因为过热而烧毁。例如0603封装对应的额定功率为1/10W;2512封装对应额定功率是1W。

再有一点,假设一个1A的直流电流经过0.1Ω的电阻器,在其身上产生了0.1V的电压降,根据P=UI=0.1✖1=1/10W,由于0603封装的贴片电阻额定功率正好是1/10W,我们能否直接选用呢?

PCB封装

降额设计

当然不行!打个比方,一辆汽车长期满载运行,与一辆长期半载运行的汽车相比,哪辆车寿命更长,更耐用?另外还有一个重要的原因:高温会使得电阻的额定功率成比例下降。

这就是降额设计,尽量避免电阻器长时间满载工作,在更合理的功率区间内延长使用寿命。此外,使用更大的封装能使电阻器的热量分散,有利于PCB散热。

PCB封装

另外做电阻降额最大的好处,就是能让电阻器在工作温度范围内可以维持原来的功率。从上图我们看到,当电阻器温度达到70℃时,额定功率开始打折。当温度到达100℃时,额定功率只有原来的60%,如果不进行降额使用,后果可想而知!

至于降额的幅度,需要根据项目的实际情况以及设计的标准来综合考虑,通常是50%~80%。回到上面的例子,如果需要降额50%,则要把0603封装换成0805封装(0805封装对应额定功率1/8W)。

电气特性

要清楚我们设计的产品会应用在哪些场合中,是普通消费者使用的产品,还是工业电子产品,抑或是汽车电子产品呢?

在产品量产之前,项目团队会根据不同的产品定位来安排实验测试。其中的环境测试就有高温测试、低温测试、高温高湿和交变湿热等。

PCB封装

因此我们要考虑电阻器的工作温度范围,由上图标记的参数可以得知温度范围在-55℃到125℃之间,超出这个使用范围电阻可能会失效或者损坏。

例如把这颗电阻应用到航天电子设备上,真空中超低的温度有可能会让电阻器面临失效(阻值大幅下降)的风险。

精度问题

常用的薄膜贴片电阻器的精度为5%(例如10Ω±5%),在一些需要精确计算的场合,可能会用到1%或者1‰精度的电阻器,这就需要按照实际威廉希尔官方网站 来选型了。

PCB封装

最后告诉你们一个小技巧,如果手头上没有1%精度的电阻怎么办?可以按照上图的筛选方法(因为电阻厂家就是这样做),把红色箭头标记的上限与下限调成±1%,只要测量值落在这两条线之内的,就把它们归类成1%精度的电阻器即可,当然前提是需求量不大。

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