电阻的基本选型原则及案例分析.docx

电阻的基本选型原则及案例分析电阻知识大讲台第一讲围绕电阻的基础知识，给大家总结了电阻的一些基本概念(其中包括电阻的特性参数)，第二讲给大家讲解了如何进行电阻的检测与失效分析，这一讲将在之前两讲的基础上，更进一层，总结了电阻的选型原则，包括归一化选型方向（快速定位电阻类别），以及特性参数选型原则（根据电阻的特性参数来细化电阻的选型），以帮助工程师在电路设计中快速进行电阻选型。一、电阻器的归一化选型方向总结本归一化选型原则只是针对电阻选型的一个“轮廓”，根据以往工程师的选型经验总结出来的，具有大众化的选型意义，在要求严格的电路设计中，还需要根据具体电路设计中的电器要求对电阻选型进行进一步的考量。A、电阻选型“轮廓”1、金属膜电阻器：1W以下功率优选金属膜电阻，1W及1W以上功率优选金属氧化膜电阻。2、碳膜电阻器：为话机专用类别，公司技术不使用。优选等级信息用“T”标记。3、熔断电阻器：不推荐使用。反应速度慢，不可恢复。建议使用反应快速、可恢复的器件以达到保护的效果，并减少维修成本。4、绕线电阻器：大功率电阻器。5、集成电阻器：贴片化。插装项目只保留并联式，插装的独立式项目将逐步淘汰，用同一分类的片状集成电阻器替代。6、片状厚膜电阻器：在逐步向小型化、大功率方向发展，优选库会随着适应发展方向的变化而动态调整。这类电阻器是小功率电阻的优选对象。7、片状薄膜电阻器：建议使用较高精度类别。B、选型与应用要求配对表1、性能要求可型种类2、额定功率电阻值范围二、电阻的特性参数选型原则总结在第一讲中，对电阻的特性参数进行了详细的讲解（详情可浏览：/public/art/artinfo/id/80010906?source=lecture），在众多的概念中，对电阻的选型尤其重要的有两个概念标称阻值和阻值允许偏差。标称阻值是电阻器设计所确定的，通常在电阻器上标出的电阻值。在规定条件下测量电阻器所得到的阻值叫做实际阻值。为了便于生产和使用，国家统一规定了一系列阻值作为产品的标准值，这些阻值被称为电阻器的标称阻值系列。一般来说，精度与标称阻值系列有关，精度越高，所选标称系列越密；精度越低，所选标称系列越稀。由于工厂商品化生产的需要，电抗组件产品的规格是按特定数列提供的。考虑到技术上和经济上的合理性，目前主要采用E数列作为电抗组件规格。常用的系列有E6, E12, E24, E96系列。(E数列规格可点击浏览：/bbs/viewthread.php?tid=123482&extra=page%3D1&frombbs=1)电阻器的实际阻值与标称阻值之间可以有偏差，这一偏差的最大允许范围叫做阻值允许偏差，也称为精度。通常用标称阻值的百分数来表示。对标称阻值和阻值允许偏差有了认识之后，下面我们对电阻的选用要求进行概论。电阻的一般特性参数选型要求1、精度在设计中不要盲目的追求电阻本身的精度，即使高精度的电阻受环境的影响，也会超出其范围。所以应该更加的关注可靠性试验的指标。目前选择电阻的精度不建议超过0.1%，常用的厚膜电阻都是5%，1%以上精度要求电阻建议选用厚膜电阻，1%以下精度要求电阻建议选用薄膜电阻。2、不选用极限和边缘规格不选用各分类电阻器的极限规格。如电阻器具体系列中的最大最小阻值的边缘规格。3、降额使用降额使用是提高电阻器工作可靠性和寿命的最重要手段。电阻的功率取决于封装的大小，薄膜电阻的功率很小，一般小于1W，电阻在使用时，一定要对功率进行降额。不同类别的电阻具有不同的绝缘介质和自愈机制，对承受应力（主要是工作电压、消耗功率和工作环境温度）的降额程度要求有差异，但一般都在0.6倍额定承受应力下使用，不超过0.75倍。建议在降额曲线再降80%，绕线电阻据有很大的功率特性。其中电阻的额定功率计算方法：当电阻阻值小于额定阻值时，额定电压：当电阻阻值小于额定阻值时额定电压等于最高电压。4、电阻值变化电阻器在实际工作时的电阻值不同于标称电阻值，而与以下因素有关：(1) 阻值偏差。实际生产中电阻器的阻值会偏离标称阻值，此偏离应在阻值允许偏差范围内。(2) 工作温度。电阻器的阻值会随温度变化而变化。此特性用T.C.R值即电阻温度系数来衡量。(3) 电压效应。电阻器的阻值与其所加电压有关，变化可以用电压系数来表示。电压系数是外加电压每改变 1 V时电阻器阻值的相对变化量。(4) 频率效应。随着工作频率的提高，电阻器本身的分布电容和电感所起的作用越来越明显。(5) 时间耗散效应。电阻器随工作时间的延长会逐渐老化，电阻值逐渐变化(一般情况下增大)。外加应力下电阻值漂移应在电路要求的范围内，同时还应考虑老化因素。应给出设计裕度(一般为电路要求变化范围的一半，如电路要求可在10%范围内变化，应选择在5%内变化的电阻器)。5、额定工作温度各种具体型号的电阻器都有规定的额定环境工作温度范围，在实际使用中不应超出规定的环境工作温度范围。目前TCR小的电阻器只有薄膜电阻，一般情况下，碳膜与陶瓷电阻器TCR为负，对于低TCR设计，首选推荐10ppm。不同材料电阻的TCR有很大的变化，大致范围可以从下表看出：6、降功耗曲线当工作环境温度高于70C时，应在原使用基础上再进行降额。降额曲线如图1所示：7、管脚表层金属管脚表层金属采用Sn/Pb或Sn，焊接性能好，价格便宜，尽量避免采用贵金属管脚或外电极的电阻器(对特殊种类的电阻器，如其行业通用贵金属作管脚的表层金属，则应采用行业的通用标准，目前公司技术尚未采用)。8、安装尽量采用表面贴装的电阻器。表面贴装不仅生产效率高，体积小，且由于大量使用而价格低。为节省空间还可使用表面贴装的集成电阻器(是片状厚膜电阻器阵列，又称电阻排或电阻网络，目前公司的产品中已经大量使用)。三、电力仪表电阻选型案例分析现以电力仪表上电压电阻采样为例讲解如何对电阻进行选型，具体电路要求为：1.应用于采样电路2.电阻两端电压为500VAC3.电阻受环境温度引响小4.电阻阻值在1.5M左右5.电阻精度要求高1、此电阻应用在采样电路里，功率要求不高，精度要求比较高，可以使用膜电阻（金属膜、片状厚膜、片状薄膜），综合价格、实际电阻的封装和电路安装，选择金属膜电阻。2、该电路受温度影响小（TCR值小，一般小于100ppm）。3、参数选定：（1）根据常用组件标称系列E24，我们选用1.5M（2）根据实际使用，电阻精度选用1%（3）TCR为100ppm，其精度范围在千分之三（4）功率=U*U*1.5M=0.3W, 降额70%，选用1W电阻（5）额定电压=500*1.414=700 ，选用1KV的耐压初步选型结果为：金属膜电阻、1.5M、1%精度、TCR为100ppm、1W功率。初步选型出来后还需要在制作出样品之