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) |
---|---|---|---|---|---|---|
0201 | 0603 | 0.60±0.05 | 0.30±0.05 | 0.23±0.05 | 1/20 | 25 |
0402 | 1005 | 1.00±0.10 | 0.50±0.10 | 0.30±0.10 | 1/16 | 50 |
0603 | 1608 | 1.60±0.15 | 0.80±0.15 | 0.40±0.10 | 1/10 | 50 |
0805 | 2012 | 2.00±0.20 | 1.25±0.15 | 0.50±0.10 | 1/8 | 150 |
1206 | 3216 | 3.20±0.20 | 1.60±0.15 | 0.55±0.10 | 1/4 | 200 |
1210 | 3225 | 3.20±0.20 | 2.50±0.20 | 0.55±0.10 | 1/3 | 200 |
1812 | 4832 | 4.50±0.20 | 3.20±0.20 | 0.55±0.10 | 1/2 | 200 |
2010 | 5025 | 5.00±0.20 | 2.50±0.20 | 0.55±0.10 | 3/4 | 200 |
2512 | 6432 | 6.40±0.20 | 3.20±0.20 | 0.55±0.10 | 1 | 200 |
电阻的阻值
丝印表示方法
- 三位数标注法:\(XXY = XX * 10^Y\)
- 例如,丝印为 272 的电阻,实际阻值为 \(27 * 10^2=27 * 100=2.7k\)
- 四位数标注法:\(XXXY = XXX * 10^Y\)
- 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MΩ
kΩ
mΩ
- 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 \(100*10^2=10 kΩ\)
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 |
---|---|
0201 | 0.5(1) |
0402 | 1(2) |
0603 | 2(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 \(I = I_1 = I_2 = I_3\)
- 总电压等于各电阻上的电压降之和,即 \(V= V_1 + V_2 + V_3\)
- 总电阻等于各电阻之和,即 \(R=R_1 + R_2 +R_3\)
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 \(I= I_1 + I_2 + I_3\)
- 总电阻的倒数等于各支路倒数之和,即 \(\frac{1}{R}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}\)
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:
可以看出,R 越小,则电流越大。而 R 两端的电压为:
R 越大,则输出电压 \(U_R\) 越大。R 的功率为:
因为 r 不变,所以当 R=r 时,\(\frac{(R-r)^2}{R}=0\),此时可获得最大功率 \(P_{max}=\frac{U^2}{4r}\)
RC 充放电电路
\(\tau=RC\)(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
- 《硬件十万个为什么-无源器件篇》
- 贴片电阻封装、尺寸、功率对应表
- 电源大师课连载(2)| 你不知道的电阻、电容小事儿
原文地址:https://wiki-power.com/
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