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基本元器件 - 电阻

电阻的选型

一般来说,要考虑以下四个因素:

  • 阻值:根据具体应用电路的需要而定
  • 精度:通常为 1%,如果用于电流检测回路(Rsense),通常低阻值大功率更高精度
  • 额定功率:满足 50% 降额,不同封装对应功率请见下表
  • 尺寸:尺寸与功率相关,应考虑功率和加工难度而定
  • 工作温度、湿度等:特定时候需要考虑的因素
  • 温漂:如果用于高精度(传感器应用),则必须考虑

贴片封装的参数

英制公制长 (mm)宽 (mm)高 (mm)额定功率 (W)耐压 (V)
020106030.60±0.050.30±0.050.23±0.051/2025
040210051.00±0.100.50±0.100.30±0.101/1650
060316081.60±0.150.80±0.150.40±0.101/1050
080520122.00±0.201.25±0.150.50±0.101/8150
120632163.20±0.201.60±0.150.55±0.101/4200
121032253.20±0.202.50±0.200.55±0.101/3200
181248324.50±0.203.20±0.200.55±0.101/2200
201050255.00±0.202.50±0.200.55±0.103/4200
251264326.40±0.203.20±0.200.55±0.101200

电阻的阻值

丝印表示方法

  • 三位数标注法XXY=XX10YXXY = XX * 10^Y
    • 例如,丝印为 272 的电阻,实际阻值为 27102=27100=2.7k27 * 10^2=27 * 100=2.7k
  • 四位数标注法XXXY=XXX10YXXXY = XXX * 10^Y
  • 字母表示小数点位置法R 表示小数点。
    • 例如,丝印为 5R6 的电阻,实际阻值为 5.6 Ω
    • M k m 也都可以表示小数点,分别代表
  • 三位数乘数代码标注法XXY 中,XX 表示有效数的代码,Y 指是 10 的多少次幂,可参考下方的标准电阻取值表
    • 例如,丝印为 01C 的电阻,实际阻值为 100102=10kΩ100*10^2=10 kΩ

标准电阻取值

根据约定俗成的优先数规范,一般比较多使用的是 E96 系列,其阻值与乘数代码表如下:

电阻的失效

按可能发生的几率排行,分别是:

  • 开路:电阻膜缺陷或退化;瞬时功率过大冲击时可能导致
  • 阻值漂移超规范:老化后有可能发生
  • 引脚断裂:焊接工艺缺陷、焊点污染;插件电阻引脚反复弯曲时可能发生
  • 烧毁:长时间工作在额定功率以上,有可能烧毁导致开路
  • 焊接问题:虚焊等问题
  • 断线开路:受机械应力或瞬时过功率冲击时可能发生

0 欧姆电阻的使用

  • 当跳线用,跨过布不下线的区域
  • 作为短接座用
  • 单点连接数字地和模拟地(有时也用电感或磁珠)
  • 预留阻值用于调试

不同封装的 0 欧电阻过电流能力(一般以额定电流降额 50% 使用):

封装额定电流(最大电流)/A
02010.5(1)
04021(2)
06032(3)
0805 及以上2(5)

电阻的使用场景

分压电路

将电阻串联以分压,其电路特点是:

  • 通过各电阻的电流是同一电流,即各电阻中的电流相等,即 I=I1=I2=I3I = I_1 = I_2 = I_3
  • 总电压等于各电阻上的电压降之和,即 V=V1+V2+V3V= V_1 + V_2 + V_3
  • 总电阻等于各电阻之和,即 R=R1+R2+R3R=R_1 + R_2 +R_3

举个例子,电源稳压器的反馈引脚,一般接就是由两个电阻组成的分压电路,通过分压得到与内部参考电压接近的输出电压值。

分流电路

将电阻并联以分流,其电路特点是:

  • 各支路两端电压相等
  • 总电流等于各支路电流之和,即 I=I1+I2+I3I= I_1 + I_2 + I_3
  • 总电阻的倒数等于各支路倒数之和,即 1R=1R1+1R2+1R3\frac{1}{R}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}

在实际电路设计中,多用于并联在三极管的集电极与发射极之间,作为保护电阻;在一些线性电源稳压器功率不够的场合,也可以在输入端与输出端之间病来你电阻,以提高输出电流。

限流电路

一般用于 LED 的限流。将电阻串联进 LED 所在的电路,以 LED 的导通压降(一般为 0.7 V)和 LED 额定电流,来确定阻值。需要注意的是,一般计算出来的实际工作电流,要小于 LED 的额定工作电流。

限流电路也可以用于热插拔电路。

阻抗匹配电路

阻抗匹配的目的,是为了让负载获得最大功率,即负载电阻等于信号源电阻。推导过程如下:

假设负载电阻为 R,电源电动势为 U,内阻为 r,则通过 R 的电流为:

I=UR+rI=\frac{U}{R+r}

可以看出,R 越小,则电流越大。而 R 两端的电压为:

UR=IR=U1+rRU_R=IR=\frac{U}{1+\frac{r}{R}}

R 越大,则输出电压 URU_R 越大。R 的功率为:

P=I2R=(UR+r)2R=U2RR2+r2+2Rr=U2(Rr)2R+4RrRP=I^2R=(\frac{U}{R+r})^2R=\frac{U^2R}{R^2+r^2+2Rr}=\frac{U^2}{\frac{(R-r)^2}{R}+\frac{4Rr}{R}}

因为 r 不变,所以当 R=r 时,(Rr)2R=0\frac{(R-r)^2}{R}=0,此时可获得最大功率 Pmax=U24rP_{max}=\frac{U^2}{4r}

RC 充放电电路

τ=RC\tau=RC(若 R 和 C 的单位为 Ω 和 F,则结果的单位为 s。

RC 电路可视为延时电路或滤波电路,将脉冲信号上升下降沿都进行了滤波,使其变得平缓,可以通过调整 R、C 值,以实现不同上升时间。

上下拉电路

上拉是将不确定的信号通过电阻钳制在高电平(同时也起限流作用);下拉反之。

一般来说,50 Ω 以下的电阻为强上 / 下拉,100 kΩ 以上的电阻为弱上 / 下拉。

其他电路

  • 运算放大器外围电路
  • 抗干扰电路,提高抗浪涌电压能力
  • 负载电路(防止电路空载)

参考与致谢

文章作者:Power Lin
原文地址:https://wiki-power.com
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