【经验】为什么电阻在选型的时候额定电压和额定功率一样重要?
日常设计电路选电阻时,工程师往往比较关注电阻的额定功率,往往会想当然认为根据欧姆定律,当电阻阻值一定的情况下,P=UI=U2/R=I2R,得出电压确定了,功耗也就确定了,两者参数相关。导致不少工程师觉得,在选电阻时,关注额定功率就可以了,电阻的额定电压是多余参数。实际上,在选型时两者都要关注,本文将结合TT Electronics的PCF系列薄膜电阻讨论一下为什么电阻在选型时,其额定电压参数和额定功率一样重要。
一般电阻工作在额定功率下,只是一般不易热损坏,如果电阻散热条件好,电阻温度较低,理论上功率可以超过额定功率,实际上若没有特殊散热措施,不会出现这种情况。但电阻工作电压不应超过最高工作电压,否则可能导致内部绝缘损坏而击穿电阻,如图1所示,电阻因为高压导致电阻内部被高压击穿。
图1电阻内部被过压击穿损坏示意图
因此,电阻在选型是,额定电压和额定功率两个条件都要遵守。额定电压主要基于绝缘的要求,取决于电阻的材料和工艺,额定功率主要基于电阻的散热能力,一般电阻的参数手册上都会将两者参数标注出来,如图2所示为TT Electronics的PCF系列薄膜电阻的参数手册表格,其表格内针对不同封装,将其额定功率和额定电压参数都在表格中体现出来,方便工程师选型参考。
图2 TT Electronics的PCF系列薄膜电阻的参数手册
电阻在实际工作时,一般会存在两种情况,电阻在额定电压下,实际功率超过了额定功率,或者电阻满足额定功率的时候,电压超过了额定电压。在这种情况下,第一根电阻的阻值有关,第二跟电阻的封装工艺有关,第三优势可以超过额定功率,只要温度不超过额定温度,跟环境温度有关,这种情况比较少。此时我们就需要考虑到电阻额定功率和额定电压的降额规范。
本文主要针对TT Electronics的PCF系列薄膜电阻讨论下额定功率和额定电压的降额规范,薄膜电阻的高频特性好,电流噪声和非线性较小,阻值范围宽,温度系数小,性能稳定,是使用最广泛的一类电阻器,而降额的主要参数包括电压、功率和环境温度。因此为了保证电路长期工作的可靠性,设计应允薄膜电阻有一定的阻值容差,金属膜电阻为±2%,金属氧化膜电阻为±4%,碳膜电阻为±15%。薄膜电阻降额标准可以参考图3所示。
图3 薄膜电阻的额定电压和额定功率降额规范参数表
综上所述,工程师在设计电路电阻选型时,电阻的额定电压和额定功率参数都需要考虑,这样才能确保电阻不会因为过热和过压而导致电阻损坏。
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产品型号
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品类
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Size
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Value(mΩ、Ω)
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Tolerance(%)
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HR0603F-100MJI
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High Value Surface Mounted Resistors
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0603
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100MΩ
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±5%
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