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不同的合金電阻發揮的功效是一樣的嗎?

發布時間:2022-03-16
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    在選擇合金電阻時,為什么要謹慎選擇?
    首先我們要先來了解合金電阻
    合金電阻在電子產品中是最常用的器件之一,基本上只要是電子產品,內部就會存在合金電阻。合金電阻可以在電路中用作分壓器、分流器和負載合金電阻;它與電容器—起可以組成濾波器及延時電路;在電源電路或控制電路中用作取樣合金電阻;在半導體管電路中用作偏置合金電阻確定工作點;使用特殊性質的合金電阻如壓敏合金電阻、熱敏合金電阻實現防浪涌電壓、抑制沖擊電流,實現過溫保護等等。合金電阻是最普通的器件,同時也是電路中不可或缺的器件,選好用好合金電阻對產品的穩定運行及使用可靠性是至關重要的。
    合金電阻的種類很多,普通常用的合金電阻有碳膜合金電阻、水泥合金電阻、金屬膜合金電阻和線繞合金電阻等;特殊合金電阻有壓敏合金電阻、熱敏合金電阻、光敏合金電阻等。不同類型合金電阻其特性參數都有一定的差異,在電路使用時需要考慮的點也不一樣。對于剛接觸電路設計的工程師來說很可能會忽略合金電阻的某些特殊的參數,導致產品的穩定性和可靠性得不到保證。正確的理解合金電阻各個參數及選型的注意事項,且全面的理解合金電阻在電路中起到的真正作用,才能夠從底層最基本的電路設計上保證產品的優質性。
    合金電阻
    合金電阻的基本參數
    新接觸硬件電路設計的工程師,可能對合金電阻的印象就是物理書上描述的導電體對電流的阻礙作用稱為合金電阻,用符號R表示,單位為歐姆、千歐、兆歐,分別用Ω、KΩ、MΩ表示。主要關注的參數為1、標稱阻值:合金電阻器上面所標示的阻值;2、允許誤差:標稱阻值與實際阻值的差值跟標稱阻值之比的百分數稱阻值偏差,它表示合金電阻器的精度。而在電路的設計上,只關注這兩個參數是不夠的,還有兩個重要的參數必須要在設計當中引起重視:額定功率和耐受電壓值,這兩個參數對整個系統的可靠性影響非常大。
    如電路中流過合金電阻的電流為,阻值為Ω,那么在合金電阻上的功率消耗為1W,選擇常用的貼片合金電阻,如封裝為或等是不合適的,會因合金電阻額定功率小而出現問題。因此,選擇合金電阻的額定功率要滿足在1W以上(電路設計選擇合金電阻的功率余量一般在2倍以上),否則合金電阻上消耗的功率會使合金電阻過熱而失效。
    同樣,耐壓值選擇不合適的情況下,也會因為合金電阻被擊穿而導致系統設計的失敗。舉個例子:AC-DC開關電源模塊在設計的輸入前端,根據安規.1標準的要求,在保證插頭或連接器斷開后,在輸入端L、N上的滯留電壓在1S之內衰減到初始值的37%,因此,在設計時一般會采用并接一個或兩個MΩ級阻抗的合金電阻進行能量泄放,而輸入端是高壓,即合金電阻兩端是要承受高壓的,當合金電阻的耐壓值低壓輸入端高壓的情況下,就會產生失效。以下表一是常見SMT厚膜合金電阻的參數,最終選型時還要和選購器件的廠家核實。
    合金電阻在電路中的作用
    一、基本作用
    電子工程師都學習過合金電阻的基本作用,即在電路中用作分壓器、分流器和負載合金電阻;它與電容器—起可以組成濾波器及延時電路、在電源電路或控制電路中用作取樣合金電阻;在半導體管電路中用作偏置合金電阻確定工作點等,對于這些作用,電路中應用是非常多的,也是非常重要,就不做過多的描述。下面主要給大家介紹0Ω合金電阻及特殊合金電阻在電子電路設計中的作用及使用注意事項。
    二、0歐姆合金電阻在電路上的作用
    相信有很多新電工,在看一些前輩設計的電子產品時會經常看到電路上存在0Ω的合金電阻,為什么要設計這么一個合金電阻呢,直接畫板連一塊不就好了,還畫蛇添足干嘛?通過對資料搜索和整理,要點如下:
    1、模擬地和數字地單點接地
    只要是地,最終都要接到一起,然后入大地。如果不接在一起就是“浮地”,存在壓差,容易積累電荷,造成靜電。地是參考0電位,所有電壓都是參考地得出的,地的標準要一致,故各種地應短接在一起。人們認為大地能夠吸收所有電荷,始終維持穩定,是最終的地參考點。雖然有些板子沒有接大地,但發電廠是接大地的,板子上的電源最終還是會返回發電廠入地。如果把模擬地和數字地大面積直接相連,會導致互相干擾。不短接又不妥,有四種方法解決此問題:1、用磁珠連接;2、用電容連接;3、用電感連接;4、用0歐姆合金電阻連接。
    磁珠的等效電路相當于帶阻限波器,只對某個頻點的噪聲有顯著抑制作用,使用時需要預先估計噪點頻率,以便選用適當型號。對于頻率不確定或無法預知的情況,磁珠不合;電容隔直通交,造成浮地;電感體積大,雜散參數多,不穩定;0歐合金電阻相當于很窄的電流通路,能夠有效地限制環路電流,使噪聲得到抑制。合金電阻在所有頻帶上都有衰減作用(0歐合金電阻也有阻抗),這點比磁珠強。
    2、跨接時用于電流回路
    當分割電地平面后,造成信號最短回流路徑斷裂,此時,信號回路不得不繞道,形成很大的環路面積,電場和磁場的影響就變強了,容易干擾/被干擾。在分割區上跨接0歐合金電阻,可以提供較短的回流路徑,減小干擾。
    3、配置電路
    一般,產品上不要出現跳線和撥碼開關。有時用戶會亂動設置,易引起誤會,為了減少維護費用,應用0歐合金電阻代替跳線等焊在板子上。空置跳線在高頻時相當于天線,用貼片合金電阻效果好。
    4、其他用途
    布線時跨線調試/測試用:在開始設計時,要串一個合金電阻用來調試,但是還不能確定具體的值,加了這么一個器件后方便以后電路的調試,如果調試的結果不需要加合金電阻,就加一個0歐姆的合金電阻。臨時取代其他貼片器件作為溫度補償器件,更多時候是出于EMC對策的需要。另外,0歐姆合金電阻比過孔的寄生電感小,而且過孔還會影響地平面(因為要挖孔)。
    總結如下
    1、在電路中沒有任何功能,只是在PCB上為了調試方便或兼容設計等原因。
    2、可以做跳線用,如果某段線路不用,直接貼該合金電阻即可(不影響外觀)
    3、在匹配電路參數不確定的時候,以0歐姆代替,實際調試的時候,確定參數,再以具體數值的元件代替。
    4、想測某部分電路的耗電流的時候,可以去掉0歐的合金電阻,接上電流表,這樣方便測耗電流。
    5、在布線時,如果實在布不過去了,也可以加一個0歐的合金電阻。
    6、在高頻信號下,充當電感或電容(與外部電路特性有關)用,主要是解決EMC問題。如地與地,電源和ICPin間。
    7、單點接地(指保護接地、工作接地、直流接地在設備上相互分開,各自成為獨立系統)。
    三、特殊合金電阻在電源模塊外圍防護電路的作用
    最常見的特殊合金電阻有壓敏合金電阻和熱敏合金電阻,這個在AC-DC開關電源設計和應用中起著關鍵的作用,了解下這兩種合金電阻的特性和具體的作用:
    壓敏合金電阻MOV是在電路電磁兼容EMC中最常用的器件之一,廣泛的被應用在電子線路中,來防護因為電力供應系統的瞬時電壓突變所可能對電路的傷害。其特性通俗理解為前端電壓高于壓敏合金電阻的開啟電壓時,壓敏合金電阻被擊穿,壓敏合金電阻的阻值降低而將電流予以分流,防止后級受到過大的瞬時電壓破壞或干擾,從而保護了敏感的電子組件。電路防護就是利用壓敏合金電阻的非線性特性,當過電壓出現在壓敏合金電阻的兩極間,壓敏合金電阻可以將電壓鉗位到一個相對固定的電壓值,從而實現對后級電路的保護。壓敏合金電阻的主要參數有:壓敏電壓、通流容量、結電容、響應時間等。
    不過,不要把壓敏合金電阻的作用想的太大了,壓敏合金電阻是不可以提供完整的電壓保護的,壓敏合金電阻所能承受的能量或功率是有限的,不能提供持續性的過電壓保護。持續的過電壓會破壞保護裝置(壓敏合金電阻),并對設備造成損害。壓敏合金電阻不能提供保護的部分還有:開機時的沖擊電流、短路時的過電流、電壓突降等情況,這些情況需要其他方式的防護。
    熱敏合金電阻是一種跟溫度相關的器件,一般分為兩種,NTC為負溫度系數熱敏合金電阻,即溫度越高,阻抗越小;PTC為正溫度系數熱敏合金電阻即溫度越高,阻抗越大。利用阻抗對溫度的敏感特性在電路設計中起到了重要的作用。
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