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电源设计中被忽视的小电阻

关键词:电源设计 电阻 PCB板

时间:2018-11-30 10:55:10       来源:网络

在现代电子产业中,贴片电阻经常是电子产品内部最多的器件,而它们却又经常被我们所忽视,导致各种不可预测的产品故障出现。电源设计中,电阻的选型以及布局也至关重要,本文将为你介绍电源设计中的电阻细节。

也许你曾经试过,产品在客户使用一段时间后,电路却无缘无故失效,电路有可能看起来完好无损,也可能烧毁了一大片。在你绞尽脑汁都找不到问题的时候,不妨先将目光放到那些小小的贴片电阻上面。

1、两个关键参数和降额曲线

先来看看某厂家五种常用封装电阻的参数表。其中表中有两个值:额定工作电压和最大工作电压。

表1

 
 

额定工作电压是与功率挂钩的,计算公式是:。而最大工作电压是在额定功率下,该电阻可以承受的最大电压。但是要注意!看下面这个图。可以看出额定功率是在最高环境温度70℃的条件下标注的(不同厂家,系列可能有微小区别,在设计之初和问题查找的时候应该核实清楚。)

 

图1电阻温度降额曲线
 

注意事项:

1、设计和使用贴片电阻时,当最大功率超过其额定功率,其可靠性会降低。一般按额定功率的70%降额设计使用。当环境温度超过70℃时,必须进一步降额。
2、工作电压一般按最高额定电压的75%降额设计使用。瞬态电压不能超过最大工作电压,否则有击穿的危险。
3、对于电阻值小于1Ω电阻,电阻的关键参数为额定电流和最大工作电流,而不是额定电压与最大工作电压。使用此类电阻时,电阻流过电流大,建议直接使用电流有效值计算电阻的实际工作功耗。

电阻在过功率的情况下,一般会出现两种情况:

1、瞬时过功率,电阻外观基本没有变化,但是电阻已经开路。
2、长时间过功率:电阻温度极高,其阻值发生变化,如果在恶劣的条件下,就会烧毁开路 

图2瞬间过功率损坏,外观基本没变化,其实已经开路

图3长时间过功率,电阻高温直接碳化烧毁
 

2、PCB布板也有讲究

贴片电阻的另外一种常见的损坏是机械损伤后呈开路状态,后续导致电路异常(器件外观有可能正常)。下面是几个小建议:1、如果是手折板的话(极少使用,无法机器分板,毛刺大),贴片电阻长度方向平行于PCB板边,零件受的应力小;如果是V-CUT的话,贴片器件长度方向垂直于PCB边,零件破裂可能性较小。2、元件如果与连接处垂直,到连接处的距离建议要≥4mm,若平行,距离建议要≥1.5mm。3、在成本允许的情况下,适当加厚PCB板厚度,特别是面积比较大的板子。(下面是两个简单的示意图,实际情况请实际分析。)

 

图4手折板简单示意图
 

 

图5  V-CUT板简单示意图
 

3、合理减少种类

下图是两颗电极氧化了的贴片电阻(电极表面有点黑),别看它们现在好好的,一旦电路进入了恶劣的工作状态(高温高湿),电阻就会因为虚焊而使电路工作在不可预测的状态,继而损坏。

 

图6 氧化的电阻
 

除了要保证采购的电阻在保质期内和仓库提供合适的保存环境(具体参照实际产品手册)以外,我们工程师作为使用者,也尽可能减少使用特殊阻值的电阻,以减少这种风险。

尽管贴片电阻以性能稳定著称,但是如果我们能在每次使用之初,都不厌其烦的回忆一些细节,就可以尽可能减少小概率事故的发生,大大提高产品稳定性。

4、总结

致远电子自主研发、生产的隔离电源模块,具有宽输入电压范围,隔离1000VDC、1500VDC、3000VDC多个系列,封装形式多样,兼容国际标准的SIP、DIP等封装。同时ZLG致远电子根据丰富的电源设计及应用经验,可为用户提供专业的电源外围应用电路设计经验参考,提升产品的可靠性。

 
 

致远电子电源模块以其效率高、输入电压范围宽、体积小、可靠性高、耐冲击、隔离特性好,温度范围宽等特性,适用于做板级的供电电源,广泛应用于电力、工业自动化、通讯、医疗、交通、楼宇自动化、仪器仪表和汽车电子等众多领域。

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