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【开关电源】电路设计中电阻的选择及其作用

来源:admin      发布时间:2018-07-27     
       电阻的种类很多,普通常用的电阻有碳膜电阻、水泥电阻、金属膜电阻和线绕电阻等;特殊电阻有压敏电阻、热敏电阻、光敏电阻等。不同类型电阻其特性参数都有一定的差异,在电路使用时需要考虑的点也不一样。对于刚接触电路设计的工程师来说很可能会忽略电阻的某些特殊的参数,导致产品的稳定性和可靠性得不到保证。正确的理解电阻各个参数及选型的注意事项,且全面的理解电阻在电路中起到的真正作用,才能够从底层最基本的电路设计上保证产品的优质性。


  1电阻的基本参数:


  新接触硬件电路设计的工程师,可能对电阻的第一印象就是物理书上描述的导电体对电流的阻碍作用称为电阻,用符号R表示,单位为欧姆、千欧、兆欧,分别用Ω、KΩ、MΩ表示。主要关注的参数为1)、标称阻值:电阻器上面所标示的阻值;2)、允许误差:标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数称阻值偏差,它表示电阻器的精度。而在电路的设计上,只关注这两个参数是不够的,还有两个重要的参数必须要在设计当中引起重视:额定功率和耐受电压值,这两个参数对整个系统的可靠性影响非常大。


     如电路中流过电阻的电流为100mA,阻值为100Ω,那么在电阻上的功率消耗为1W,选择常用的贴片电阻,如封装为0805或1206等是不合适的,会因电阻额定功率小而出现问题。因此,选择电阻的额定功率要满足在1W以上(电路设计选择电阻的功率余量一般在2倍以上),否则电阻上消耗的功率会使电阻过热而失效。


  同样,耐压值选择不合适的情况下,也会因为电阻被击穿而导致系统设计的失败。举个例子:AC-DC开关电源模块在设计的输入前端,根据安规GB4943.1标准的要求,在保证插头或连接器断开后,在输入端L、N上的滞留电压在1S之内衰减到初始值的37%,因此,在设计时一般会采用并接一个或两个MΩ级阻抗的电阻进行能量泄放,而输入端是高压,即电阻两端是要承受高压的,当电阻的耐压值低压输入端高压的情况下,就会产生失效。以下表一是常见SMT厚膜电阻的参数,最终选型时还要和选购器件的厂家核实。


  2电阻在电路中的作用:


  2.1基本作用:


  电子工程师都学习过电阻的基本作用,即在电路中用作分压器、分流器和负载电阻;它与电容器—起可以组成滤波器及延时电路、在电源电路或控制电路中用作取样电阻;在半导体管电路中用作偏置电阻确定工作点等,对于这些作用,电路中应用是非常多的,也是非常重要,就不做过多的描述。下面主要给大家介绍0Ω电阻及特殊电阻在电子电路设计中的作用及使用注意事项。


  2.20欧姆电阻在电路上的作用:


  相信有很多新电工,在看一些前辈设计的电子产品时会经常看到电路上存在0Ω的电阻,为什么要设计这么一个电阻呢,直接画板连一块不就好了,还画蛇添足干嘛?通过对资料搜索和整理,要点如下:


  1)模拟地和数字地单点接地


     只要是地,最终都要接到一起,然后入大地。如果不接在一起就是"浮地",存在压差,容易积累电荷,造成静电。地是参考0电位,所有电压都是参考地得出的,地的标准要一致,故各种地应短接在一起。人们认为大地能够吸收所有电荷,始终维持稳定,是最终的地参考点。虽然有些板子没有接大地,但发电厂是接大地的,板子上的电源最终还是会返回发电厂入地。如果把模拟地和数字地大面积直接相连,会导致互相干扰。不短接又不妥,有四种方法解决此问题:1、用磁珠连接;2、用电容连接;3、用电感连接;4、用0欧姆电阻连接。


     磁珠的等效电路相当于带阻限波器,只对某个频点的噪声有显著抑制作用,使用时需要预先估计噪点频率,以便选用适当型号。对于频率不确定或无法预知的情况,磁珠不合;电容隔直通交,造成浮地;电感体积大,杂散参数多,不稳定;0欧电阻相当于很窄的电流通路,能够有效地限制环路电流,使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用(0欧电阻也有阻抗),这点比磁珠强。


  2)跨接时用于电流回路


     当分割电地平面后,造成信号最短回流路径断裂,此时,信号回路不得不绕道,形成很大的环路面积,电场和磁场的影响就变强了,容易干扰/被干扰。在分割区上跨接0欧电阻,可以提供较短的回流路径,减小干扰。


  3)配置电路


     一般,产品上不要出现跳线和拨码开关。有时用户会乱动设置,易引起误会,为了减少维护费用,应用0欧电阻代替跳线等焊在板子上。空置跳线在高频时相当于天线,用贴片电阻效果好。


  4)其他用途


     布线时跨线调试/测试用:在开始设计时,要串一个电阻用来调试,但是还不能确定具体的值,加了这么一个器件后方便以后电路的调试,如果调试的结果不需要加电阻,就加一个0欧姆的电阻。临时取代其他贴片器件作为温度补偿器件,更多时候是出于EMC对策的需要。另外,0欧姆电阻比过孔的寄生电感小,而且过孔还会影响地平面(因为要挖孔)。

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