對于剛接觸電路設(shè)計的工程師來說很可能會忽略電阻的某些特殊的參數(shù)，導(dǎo)致產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性得不到保證。 正確的理解電阻各個參數(shù)及選型的注意事項，且全面的理解電阻在電路中起到的真正作用，才能夠從底層最基本的電路設(shè)計上保證產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)性。

電阻的基本參數(shù)

 

新接觸硬件電路設(shè)計的工程師，可能對電阻的第一印象就是物理書上描述的導(dǎo)電體對電流的阻礙作用稱為電阻，用符號R表示，單位為歐姆、千歐、兆歐，分別用Ω、 KΩ、MΩ表示。

 

主要關(guān)注的參數(shù)為

 

1)、標稱阻值：電阻器上面所標示的阻值;

 

2)、允許誤差：標稱阻值與實際阻值的差值跟標稱阻值之比的百分數(shù)稱阻值偏 差，它表示電阻器的精度。而在電路的設(shè)計上，只關(guān)注這兩個參數(shù)是不夠的，還有兩個重要的參數(shù)必須要在設(shè)計當中引起重視：額定功率和耐受電壓值，這兩個參數(shù) 對整個系統(tǒng)的可靠性影響非常大。

 

如電路中流過電阻的電流為100mA，阻值為100Ω，那么在電阻上的功率消耗為1W，選擇常用的貼片電阻，如封裝為0805或1206等是不合適的，會因 電阻額定功率小而出現(xiàn)問題。因此，選擇電阻的額定功率要滿足在1W以上(電路設(shè)計選擇電阻的功率余量一般在2倍以上)，否則電阻上消耗的功率會使電阻過熱 而失效。

 

同樣，耐壓值選擇不合適的情況下，也會因為電阻被擊穿而導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計的失敗。舉個例子：AC-DC開關(guān)電源模塊在設(shè)計的輸入前端，根據(jù)安規(guī)GB4943.1 標準的要求，在保證插頭或連接器斷開后，在輸入端L、N上的滯留電壓在1S之內(nèi)衰減到初始值的37%

 

因此，在設(shè)計時一般會采用并接一個或兩個MΩ級阻抗 的電阻進行能量泄放，而輸入端是高壓，即電阻兩端是要承受高壓的，當電阻的耐壓值低壓輸入端高壓的情況下，就會產(chǎn)生失效。

 

 

電阻在電路中的作用

 

1、基本作用

 

電子工程師都學(xué)習(xí)過電阻的基本作用，即在電路中用作分壓器、分流器和負載電阻;它與電容器—起可以組成濾波器及延時電路、在電源電路或控制電路中用作取樣電 阻;在半導(dǎo)體管電路中用作偏置電阻確定工作點等，對于這些作用，電路中應(yīng)用是非常多的，也是非常重要，就不做過多的描述。下面主要給大家介紹0Ω電阻及特 殊電阻在電子電路設(shè)計中的作用及使用注意事項。

 

2、歐姆電阻在電路上的作用

 

相信有很多新電工，在看一些前輩設(shè)計的電子產(chǎn)品時會經(jīng)?？吹诫娐飞洗嬖?Ω的電阻，為什么要設(shè)計這么一個電阻呢，直接畫板連一塊不就好了，還畫蛇添足干嘛?通過對資料搜索和整理，要點如下：

 

a. 模擬地和數(shù)字地單點接地

 

只要是地，最終都要接到一起，然后入大地。如果不接在一起就是"浮地"，存在壓差，容易積累電荷，造成靜電。地是參考0電位，所有電壓都是參考地得出的，地 的標準要一致，故各種地應(yīng)短接在一起。

 

人們認為大地能夠吸收所有電荷，始終維持穩(wěn)定，是最終的地參考點。雖然有些板子沒有接大地，但發(fā)電廠是接大地的，板 子上的電源最終還是會返回發(fā)電廠入地。如果把模擬地和數(shù)字地大面積直接相連，會導(dǎo)致互相干擾。

 

不短接又不妥，有四種方法解決此問題：1、用磁珠連接;2、 用電容連接;3、用電感連接;4、用0歐姆電阻連接。

 

磁珠的等效電路相當于帶阻限波器，只對某個頻點的噪聲有顯著抑制作用，使用時需要預(yù)先估計噪點頻率，以便選用適當型號。對于頻率不確定或無法預(yù)知的情況，磁珠不合;電容隔直通交，造成浮地;電感體積大，雜散參數(shù)多，不穩(wěn)定;0歐電阻相當于很窄的電流通路，能夠有效地限制環(huán)路電流，使噪聲得到抑制。電阻在所有頻帶上都有衰減作用(0歐電阻也有阻抗)，這點比磁珠強。

 

b. 跨接時用于電流回路

 

當分割電地平面后，造成信號最短回流路徑斷裂，此時，信號回路不得不繞道，形成很大的環(huán)路面積，電場和磁場的影響就變強了，容易干擾/被干擾。在分割區(qū)上跨接0歐電阻，可以提供較短的回流路徑，減小干擾。

 

c. 配置電路

 

一般，產(chǎn)品上不要出現(xiàn)跳線和撥碼開關(guān)。有時用戶會亂動設(shè)置，易引起誤會，為了減少維護費用，應(yīng)用0歐電阻代替跳線等焊在板子上?？罩锰€在高頻時相當于天線，用貼片電阻效果好。

 

d. 其他用途

 

布線時跨線調(diào)試/測試用：在開始設(shè)計時，要串一個電阻用來調(diào)試，但是還不能確定具體的值，加了這么一個器件后方便以后電路的調(diào)試，如果調(diào)試的結(jié)果不需要加電 阻，就加一個0歐姆的電阻。臨時取代其他貼片器件作為溫度補償器件，更多時候是出于EMC對策的需要。另外，0歐姆電阻比過孔的寄生電感小，而且過孔還會 影響地平面(因為要挖孔)。

 

Tips

 

1、在電路中沒有任何功能，只是在PCB上為了調(diào)試方便或兼容設(shè)計等原因。

 

2、可以做跳線用，如果某段線路不用，直接貼該電阻即可(不影響外觀)

 

3、在匹配電路參數(shù)不確定的時候，以0歐姆代替，實際調(diào)試的時候，確定參數(shù)，再以具體數(shù)值的元件代替。

 

4、想測某部分電路的耗電流的時候，可以去掉0歐的電阻，接上電流表，這樣方便測耗電流。

 

5、在布線時，如果實在布不過去了，也可以加一個0歐的電阻。

 

6、在高頻信號下，充當電感或電容(與外部電路特性有關(guān))用，主要是解決EMC問題。如地與地，電源和IC Pin間。

 

7、單點接地(指保護接地、工作接地、直流接地在設(shè)備上相互分開，各自成為獨立系統(tǒng))。

 

特殊電阻在電源模塊外圍防護電路的作用

 

最常見的特殊電阻有壓敏電阻和熱敏電阻，這個在AC-DC開關(guān)電源設(shè)計和應(yīng)用中起著關(guān)鍵的作用，了解下這兩種電阻的特性和具體的作用：

 

壓敏電阻MOV是在電路電磁兼容EMC中最常用的器件之一，廣泛的被應(yīng)用在電子線路中，來防護因為電力供應(yīng)系統(tǒng)的瞬時電壓突變所可能對電路的傷害。

 

其特性通 俗理解為前端電壓高于壓敏電阻的開啟電壓時，壓敏電阻被擊穿，壓敏電阻的阻值降低而將電流予以分流，防止后級受到過大的瞬時電壓破壞或干擾，從而保護了敏 感的電子組件。

 

電路防護就是利用壓敏電阻的非線性特性，當過電壓出現(xiàn)在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個相對固定的電壓值，從而實現(xiàn)對后級 電路的保護。壓敏電阻的主要參數(shù)有：壓敏電壓、通流容量、結(jié)電容、響應(yīng)時間等。

 

不過，不要把壓敏電阻的作用想的太大了，壓敏電阻是不可以提供完整的電壓保護的，壓敏電阻所能承受的能量或功率是有限的，不能提供持續(xù)性的過電壓保護。

 

持續(xù) 的過電壓會破壞保護裝置(壓敏電阻)，并對設(shè)備造成損害。壓敏電阻不能提供保護的部分還有：開機時的沖擊電流、短路時的過電流、電壓突降等情況，這些情況 需要其他方式的防護。

 

熱敏電阻是一種跟溫度相關(guān)的器件，一般分為兩種，NTC為負溫度系數(shù)熱敏電阻，即溫度越高，阻抗越小;PTC為正溫度系數(shù)熱敏電阻即溫度越高，阻抗越大。利用阻抗對溫度的敏感特性在電路設(shè)計中起到了重要的作用。

 

 

NTC在電路中主要為抑制電路啟動過程中的啟動電流，當系統(tǒng)啟動過程中，由于系統(tǒng)內(nèi)部存在功率電路、容性及感性負載，因此在啟動瞬間會出現(xiàn)非常大的沖擊電流。

 

如 果電路器件選型過程中沒有考慮器件瞬時的抗電流能力，那么系統(tǒng)在多次啟動的操作過程中，就很容易導(dǎo)致器件被擊穿損壞，而在電路中加入NTC，等于在輸入回 路啟動時提高輸入阻抗減少沖擊電流，而系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時，由于NTC發(fā)熱，根據(jù)其負溫度特性，阻抗降低，從而在NTC上的損耗也降低，減少了系統(tǒng)的整體損耗。

 

PTC在電路中可以起到保險絲的作用，所以其還有另一個名字為自恢復(fù)保險絲。在系統(tǒng)運行過程中，電路出現(xiàn)異常，導(dǎo)致出現(xiàn)大電流時，如果該部分電路中串有一個 PTC，那么也就等于在PTC中存在有大電流流過，PTC發(fā)熱，根據(jù)其正溫度特性，其阻抗將變得很大，使整個回路的阻抗變大，從而使回路的電流變小，起到 了保險絲的作用。根據(jù)其正溫度的特性，PTC的另一個作用是在電路中實現(xiàn)過溫保護。

 

電阻的知識涵蓋非常多，不僅僅是知道歐姆定律后就能應(yīng)用好，其中還包括了材質(zhì)及其特殊性能，如電阻元件的電阻值大小一般與溫度，材料，長度，還有橫截面積有關(guān)，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高1℃時電阻值發(fā)生變化的百分數(shù);電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說它是一個耗能元件，電流經(jīng)過它就產(chǎn)生損耗，以熱能的形式表現(xiàn);電阻在電路中通常起分壓、分流的作用;對信號來說，交流與直流信號都可以通過電阻等。作為硬件工程師， 想要把元器件用的得心應(yīng)手，就需要通過對其材質(zhì)，電氣特性和其特殊性做深入的了解。

 

 

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