Подбор резистора: Калькулятор цветовой маркировки резисторов

Вы планируете приступить к вашему первому проекту печатной платы? Есть множество радиодеталей, которые вы в конечном итоге будете использовать. Однако нет другой такой детали, которая была бы так печально известна, как простой резистор. Если вы когда-либо видели печатную плату, то могли заметить резисторы по всей ее поверхности. Они контролируют силу тока и заставляют светиться светодиоды. Но что именно представляет собой резистор? Как он работает? Как вообще выбрать подходящий резистор для вашего первого проекта печатной платы? Не бойтесь, мы поможем вам и подскажем все необходимое, что вам нужно знать.

Итак… что такое резистор?

Резисторы – это одни из множества пассивных компонентов. Их задача относительно проста, но очень важна – создавать сопротивление току в электрической цепи. Видели, как загорается светодиод? За эту возможность необходимо поблагодарить резистор. Устанавливая в электрическую цепь резистор последовательно со светодиодом, вы получаете яркое свечение, при этом ничего не перегорает!

Основной характеристикой резистора является сопротивление, измеряемое в Омах (Ом). Если раньше вы прослушали базовый курс электроники, то, скорее всего, изучили закон Ома. При работе с резисторами вы будете вновь и вновь иметь с ними дело.

Закон Ома — это единственная формула для нахождения сопротивления

Найти обозначение резистора на схеме легко. Международное обозначение – стандартизированный прямоугольник, но в стандартах США резистор обозначается зигзагообразной линией – это сделано для простоты его нахождения. Вне зависимости от внешнего вида символа, каждый резистор на концах имеет выводы, обозначенные на схеме.

Обозначения резистора на схемах, принятое в США (слева) и соответствующее международным стандартам (справа). На схемах можно встретить оба обозначения.

Какие бывают резисторы?

Повсеместно встречаются резисторы совершенно разных конструкций. Все резисторы можно разделить на две категории по типу конструкции и по резистивному материалу. Рассмотрим обе категории.

Тип конструкции

Постоянные резисторы – как следует из названия, эти резисторы имеют постоянное сопротивление и точность, не зависящие от изменения температуры, освещенности и так далее.

Переменные резисторы – эти радиоэлементы обладают переменным сопротивлением. Потенциометр – великолепный пример такого резистора. У него есть регулятор, который можно вращать для увеличения или уменьшения сопротивления. Другие разновидности переменных резисторов – это подстроечный резистор и реостат.

Нелинейные резисторы – эти резисторы как хамелеоны, они могут изменять свое сопротивление в зависимости от той или иной физической величины, воздействующей на резистор – температуры, уровня освещенности и даже магнитного поля. Нелинейные резисторы – это термистор, фоторезистор, варистор и магниторезистор.

Резистивный материал

Все резисторы можно разбить на группы по материалам, из которых они изготовлены и которые в огромной степени влияют на их способность оказывать сопротивление электрическому току. Вот эти резисторы по используемым материалам:

• Углеродистые композиционные резисторы;

• Углеродистые пленочные резисторы;

• Металлопленочные резисторы;

• Тонко и толстопленочные резисторы;

• Фольговые резисторы;

• Проволочные резисторы.

Углеродистые композиционные резисторы – это резисторы, изготовленные по самой старой технологии, популярной в производстве резисторов малой точности. Их все еще можно найти в схемах, где могут быть импульсы высоких энергий.

Старый углеродистый пленочный резистор.

Такие резисторы все еще используются там, где точность не важна

Из всех вышеперечисленных типов резисторов по резистивному материалу старейшими являются проволочные резисторы. Их все еще можно встретить на старых печатных платах устройств большой мощности, в которых необходимо сопротивление, заданное с большой точностью. Эти древние резисторы широко известны благодаря тому, что большой надежностью обладают даже резисторы с малым сопротивлением.

Проволочный резистор – старейший и наиболее точный из доступных резисторов

Сегодня наиболее широко применяются металлопленочные и металлооксидные резисторы, они лучше всего обеспечивают с неизменной точностью номинальное сопротивление, а также меньше подвержены влиянию изменения температуры.

Наиболее широко применяемый металлооксидный резистор

обеспечивает неизменную точность номинального сопротивления

Как используются резисторы?

Можно найти резисторы, используемые самыми различными способами. Они применяются не только для того, чтобы оказывать сопротивление электрическому току. Резисторы используются в делителях напряжения, для производства тепла, в цепях сопряжения и нагрузки, для управления усилением и для настройки постоянных времени. Практическое применение резисторов можно найти в цепях питания электрических тормозов поездов, здесь они помогают высвобождению всей накопленной кинетической энергии.

Серьезное сопротивление – взгляните на тормоза у этого поезда,

которые высвобождают накопленную кинетическую энергию

Вот еще несколько замечательных устройств, в которых используются эти универсальные резисторы:

• Измерение величины электрического тока – вы можете измерять падение напряжения на включенном в цепь прецизионном резисторе с заранее известным сопротивлением. Расчет тока производится по закону Ома;

• Питание светодиодов – слишком большой ток, протекающий через светодиод, сожжет этот прекрасный фонарик. Соединив последовательно со светодиодом резистор, вы можете контролировать силу тока через светодиод, обеспечивая его яркое сияние.

• Питание электромоторов вентиляторов – сердцем системы автомобильной вентиляции является электромотор вентилятора печки. Специальный датчик используется для управления скоростью вращения крыльчатки вентилятора. Резистор такого типа, используемый в датчике, называется, (кто бы мог подумать!) резистором мотора вентилятора!

Резистор мотора вентилятора в ответе за движение воздуха в машине

Как измеряется номинал резистора?

Эта характеристика, с которой вы будете сталкиваться снова и снова, называется сопротивлением. Величина сопротивления наносится на резистор различными способами. В настоящее время существуют два стандарта нанесения значения сопротивления резистора на корпус резистора – это цветовая маркировка или маркировка SMD-резисторов.

Цветовая маркировка

Возможно, вы уже сталкивались с системой цветовой маркировки, если когда-либо возились с макетом электронной схемы. Эта техника была изобретена в 20-х годах прошлого века. Значения величины сопротивления и точности резистора отображалась при помощи нескольких цветных полос, нанесенных на корпус резистора.

Обратите внимание, что цветные полосы на резисторах различаются,

обозначая их уникальные номинальные значения сопротивления и точности.

Большинство резисторов, которые могут попасть к вам в руки, будет иметь четыре цветные полосы. Вот как следует их читать:

• Первые две полосы указывают первые цифры номинального значения сопротивления;

• Третья полоса указывает множитель, на который следует умножить число, состоящее из двух цифр, указанных первыми двумя полосами.

• И, наконец, четвертая полоса указывает точность резистора. Точность очень сильно влияет на стоимость используемого резистора и на цену готового изделия. Поэтому чтобы сэкономить деньги на производстве печатных плат, точность резисторов следует выбирать разумно.

Каждый цвет на резисторе соответствует определенному числу. Вы можете воспользоваться удобным калькулятором номинала резистора по его цветовому коду для быстрого определения номинала в будущем. Если вам легче запомнить наглядную информацию, то ниже мы приводим великолепное видео, в котором рассказано о принципе цветовой маркировки резисторов.

Резисторы для поверхностного монтажа – SMD-резисторы

Не у всех резисторов размеры позволяют нанести на него цветовую маркировку. Это особенно актуально, когда речь идет о радиоэлементах для поверхностного монтажа (SMD). Чтобы маркировка смогла поместиться на небольшой поверхности устройства, SMD-резисторы имеют цифровую маркировку. Если вы посмотрите на современную печатную плату, то заметите, что SMD-резисторы еще имеют одинаковые размеры. Это помогает стандартизировать процесс производства с использованием высокоскоростных автоматов размещения деталей.

Как читать номинал на верхней стороне SMD-резисторов

Как выбрать подходящий резистор

Итак, пришло время наиболее важной части нашей статьи. Давайте узнаем, как определить, какой именно резистор нам нужен для вашего первого проекта печатной платы. Мы разобьем эту задачу на следующие три шага:

1. Расчет требуемого сопротивления;

2. Расчет номинальной мощности;

3. И, наконец, выбор резистора исходя из двух значений найденных ранее.

Шаг 1 – Расчет требуемого сопротивления

Именно здесь для расчета требуемого сопротивления нам понадобится закон Ома. Вы можете воспользоваться одной из стандартных формул ниже, если значения напряжения и силы тока известны.

Теперь необходимо выяснить, какое количество энергии должен будет рассеивать резистор. Эту величину можно рассчитать по следующей формуле:

В данной формуле P – мощность рассеивания в Ваттах, V – падение напряжения на резисторе в Вольтах, а R – сопротивление резистора в Омах. Ниже мы привели краткий пример использования данной формулы для расчета в конкретной цепи.

Простая цепь для демонстрации расчета номинальной мощности

Цепь выше содержит светодиод, падение напряжения на котором составляет 2 В, резистор с сопротивлением 350 Ом и источник питания 9 В. Какая мощность будет рассеиваться на искомом резисторе? Давайте посмотрим. Сначала нам необходимо найти падение напряжения на резисторе. Поскольку источник питания дает 9 В, а на светодиоде падает 2 В, то получим:

9 В – 2 В = 7 В

Эти значения можно подставить в формулу:

P = 7 В * 7 В / 350 Ом = 0,14 Ватта

Шаг 3 – Выбор резистора

Теперь, когда у нас есть величины сопротивления и мощности, пора подобрать подходящий радиоэлемент у поставщика радиодеталей. Мы всегда рекомендуем выбирать из стандартных резисторов, которые поставляются в продажу каждым продавцом. Выбирая стандартные резисторы, вы значительно упростите себе жизнь, когда дело дойдет до производства устройства. В США тремя ведущими поставщиками радиоэлементов, качество которых не вызывает сомнений – это Digikey, Mouser и Farnell/Newark.

Теперь мы охватили всю информацию о резисторах, которая может вам понадобиться для вашего первого проекта печатной платы. Резисторы настолько многофункциональны, что вы увидите, как раз за разом используете их россыпи в своих электронных устройствах. В следующий раз, когда вам понадобиться выбрать резистор, вспомните три простых шага – рассчитайте сопротивление, найдите мощность и выберите поставщика!

Прежде чем вы броситесь размечать обозначения резисторов и их корпусов в вашем приложении для конструирования печатных плат, не было бы проще, если бы кто-то сделал это за вас? Уже сделали! Для многих систем проектирования печатных плат существует большое количество бесплатных библиотек радиоэлементов. И резисторы там тоже есть!

какие формулы помогут вычислить сопротивление

В наше время светодиоды используются если не во всех, то в очень многих сферах деятельности. И несмотря на это, многие потребители едва ли понимают принципы работы светодиодов. Как и почему вообще работают светодиоды? И какую роль в этом процессе играют резисторы? Как произвести расчет резистора для светодиода? Постараемся разобраться.

Что такое резистор и сопротивление светодиода?

Резистором называется компонент электрической цепи, который характеризуется пассивностью и в лучшем случае обладает сопротивлением электрическому току. Другими словами, для такого устройства в любое время должен действовать закон Ома.

Главная функция резистора – энергичное сопротивление электротоку. Именно это качество делает резисторы необходимыми при создании систем искусственного освещения, в том числе и с применением светодиодов.

В каких случаях возможно подключение светодиода с помощью резистора?

Подключать светодиод с помощью резистора можно при условии, что эффективность схемы не является первостепенной целью. Самый простой пример – применение светодиода для индикации подсветки выключателя в электроприборе. В таком случае мощность потребления едва достигает 0.1 Вт, а яркость не ставится во главу угла. А вот при использовании светодиода с энергопотреблением более 1 Вт нужно обязательно убедиться, что блок питания обеспечивает стабилизированное напряжение. Если же напряжение схемы не стабилизировано, то все скачки и помехи будут негативно сказываться на работе светодиода.

Не менее актуальна схема питания через резистор в лабораторных условиях, когда есть задача тестирования новой модели светодиода.

Виды резисторов

Существует несколько классификаций резисторов, каждая из которых отличается признаков, по которому сравниваются разные виды устройств.

В зависимости от материала резистивного элемента выделяют следующие типы резисторов:

• Металлофольговые;
• Непроволочные;
• Проволочные.

По способы защиты резисторы бывают:

• Неизолированными;
• Изолированными;
• Вакуумными;
• Герметизированными.

Назначение резисторов группирует устройства следующим образом:

• Резисторы общего предназначения;
• Высокочастотные;
• Высокомегаомные;
• Высоковольтные.

Расчет резистора для светодиода

Осуществить расчет резисторов по силам не только специалистам. Достаточно базовых знаний и понимания физики процесса. Чтобы определить необходимое сопротивление резисторов, нужно учитывать следующие важные факторы:

• Маркировка на устройстве отображает так называемое напряжение падения, которое необходимо для расчета необходимого напряжения и для подбора резисторов.
• Числовое значение напряжения определяется в виде разницы между напряжением агрегата и напряжением питания светодиода;
• Чтобы рассчитать необходимое сопротивление, нужно разделить остаточное напряжение на величину тока, необходимую для бесперебойной работы системы.

Математический расчет сопротивления резистора

Согласно второму правилу Кирхгофа, можно составить равенство U = U_r + U_led, которое можно интерпретировать таким образом: U = I x R + I x R_led, где R_led – это дифференциальное сопротивление.

Значение R_led меняется вместе с изменением работы полупроводника. В данном случае соотношение переменных величин тока и напряжения определяет величину сопротивления.

Также есть смысл вывести формулу для вычисления сопротивления резистора: R = (U – U_led) / I, Ом. В данной формуле U_led – это паспортная величина для конкретного типа светодиода.

Как рассчитать резистор графическим способом?

При наличии ВАХ светодиода расчет резистора для светодиодов можно осуществить графическим методом, хотя такой способ и не очень распространен. Зная ток нагрузки, можно с помощью графика определить прямое напряжение. Необходимо с оси ординат (I) провести прямую до пересечения с кривой и опустить на ось абсцисс.

Особенности расчета

Каким бы ни было подключение резистора, всегда есть свои тонкости и нюансы. Постараемся разобраться, в чем особенности последовательного, параллельного и смешанного способов соединения.

Последовательное соединение

При последовательной схеме светодиоды расставляются друг за другом, и обычно достаточно одного резистора, если удастся корректно произвести расчет сопротивления. Это можно объяснить тем, что в электроцепи в каждом месте установки электроприбора имеется один и тот же ток, значение которого не изменяется.

Параллельное соединение

Часто бывает необходимость в подключении нескольких диодов к одному и тому же источнику. В теории можно использовать один токоограничивающий резистордля питания нескольких LED, соединенных параллельно.

Стоит отметить, что даже в «китайских» моделях производитель устанавливает отдельный ограничительный резистор. При общем балласте для нескольких LED значительно растет вероятность поломки диодов, излучающих свет.

Смешанное соединение

При выборе смешанного соединения схему следует рассчитывать отдельно для каждой последовательной цепи. Если количество и типы светодиодов одинаковы в каждой из последовательных цепей, расчет можно произвести единожды для любой группы диодов. Важно, чтобы все светодиоды были однотипными, как минимум, в пределах общей цепи.

Примеры расчетов сопротивления и мощности резистора

Рассмотрим пример расчета сопротивления резистора LED SMD 5050, при работе с которой следует учитывать некоторые конструкционные особенности светодиода, который включает три независимых кристалла.

При условии, что LED SMD 5050 одноцветный, напряжение на кристалле будет отличаться максимум на 0.1 В. Таким образом, светодиод может быть запитан от одного резистора, а три анода можно объединить в одну группу, три катода – соответственно, в другую. Для подключения SMD 5050 с параметрами U_LED=3,3 В и I_LED=0,02 А.

R = (5 – 3.3) / (0.02 х 3) = 28.3 Ом. Ближайший стандартный показатель составляет 30 Ом. К установке принимаем резистор с сопротивлением 30 Ом и мощностью 0.25 Вт.

Для максимального удобства и скорости проведения расчетов можно использовать специальный онлайн калькулятор расчет резистора. Этот инструмент дает возможность произвести расчет резисторов в кратчайшие сроки с минимальными затратами времени и сил.

Расчет ограничивающего ток резистора для светодиода, формулы и калькулятор

Часто при изготовлении разнообразных устройств возникает необходимость использовать светодиоды и светодиодные индикаторы. Будем полагать что вы знаете что такое светодиод и какие они бывают.

Подключение светодиода к источнику питания выполняется, как правило, через ограничивающий ток резистор (гасящий резистор). Ниже описаны принципы и формулы для расчета гасящего резистора, а также небольшой калькулятор для быстрого подсчета.

Расчет гасящего резистора для светодиода

Первым делом разберемся как выполнить расчет сопротивления гасящего резистора, от чего оно зависит и какой мощности должен быть резистор для питания светодиода от источника питания.

Рис. 1. Схема подключения светодиода к источнику питания через резистор.

Как видим из схемы, ток (I) через резистор и светодиод протекает один и от же. Напряжение на резисторе равно разнице напряжений питания и напряжения на светодиоде (VS-VL). Здесь нам нужно рассчитать сопротивление резистора (R), при котором через цепь будет протекать напряжение I, а на светодиоде будет напряжение VL.

Допустим что мы будем питать светодиод от батареи напряжением 5В, как правило такое питающее напряжение используется при питании микроконтроллерных схем и другой цифровой техники.

Вычислим значение напряжения на гасящем резисторе, для этого нам нужно знать падение напряжения на светодиоде, это можно выяснить по справочнику для конкретного светодиода.

Примерные значения падения напряжения для светодиодов (АЛ307 и другие маломощные в подобном корпусе):

• красный — 1,8…2В;
• зеленый и желтый — 2…2,4В;
• белые и синие — 3…3,5В.

Допустим что мы будем использовать синий светодиод, падение напряжения на нем — 3В.

Производим расчет напряжения на гасящем резисторе:

Uгрез = Uпит — Uсвет = 5В — 3В = 2В.

Для расчета сопротивления гасящего резистора нам нужно знать ток через светодиод. Номинальный ток конкретного типа светодиода можно узнать по справочнику. У большинства маломощных светодиодов (наподобии АЛ307) номинальный ток находится в пределах 10-25мА.

Допустим что для нашего светодиода номинальный ток для его достаточно яркого свечения составляет 20мА (0,02А). Получается что на резисторе будет гаситься напряжение 2В и проходить ток 20мА. Выполним расчет по формуле закона Ома:

R = U / I = 2В / 0,02А = 100 Ом.

В большинстве случаев подойдет маломощный резистор с мощностью 0,125-0,25Вт (МЛТ-0,125 и МЛТ-0,25). Если же ток и напряжение падения на резисторе будет очень отличаться то не помешает произвести расчет мощности резистора:

P = U * I = 2В * 0,02А = 0,04 Вт.

Таким образом, 0,04 Вт явно меньше номинальной мощности даже для самого маломощного резистора МЛТ-0,125 (0,125 Вт).

Произведем расчет для красного светодиода (напряжение 2В, ток 15мА).

Uгрез = Uпит — Uсвет = 5В — 2В = 3В.

R = U / I = 3В / 0,015А = 200 Ом.

P = U * I = 3В * 0,015А = 0,045 Вт.

Простой калькулятор для расчета гасящего резистора

Теперь вы знаете как по формулам рассчитать гасящий резистор для питания светодиода. Для облегчения расчетов написан несложный онлайн-калькулятор:

Форму прислал Михаил Иванов.

Заключение

При подключении светодиодов не нужно забывать что они имеют полярность. Для определения полярности светодиода можно использовать мультиметр в режиме прозвонки или же омметр.

Использование гасящих резисторов оправдано для питания маломощных светодиодов, при питании мощных светодиодов нужно использовать специальные LED-драйверы и стабилизаторы.

типов резисторов и как выбрать один

Знаете ли вы, что существует много типов резисторов?

В вашей электронной схеме указано, что вам нужен резистор на 100 кОм. Итак, вы идете в интернет-магазин, чтобы купить его. Но есть все эти варианты: тонкая пленка, углеродный состав, металлическая пленка +++.

«Просто дайте мне долбаного резистора 100к!», — кричите вы в отчаянии.

Поверьте, я знаю ваше разочарование. Мне потребовалось много времени, чтобы на самом деле читать о различных типах резисторов.Поэтому я просто выбрал случайные резисторы для всех своих электронных схем. Обычно это работало безупречно. Может быть, мне повезло, а может я просто не определил резистор как проблему, когда у меня была проблема.

В любом случае, моя цель — предоставить простое руководство по выбору резистора, не вдаваясь в подробности.

Типы резисторов

могут быть изготовлены из различных материалов и из разных материалов. Вот несколько типов резисторов:

• Состав углерода
• Карбоновая пленка
• Металлопленка
• Толстая и тонкая пленка
• Фольгированный резистор
• Проволочная

У разных типов разные свойства.Некоторые из них очень точны, некоторые могут выдерживать высокие температуры, некоторые — высокую мощность, а некоторые — дешевы. Некоторые из них подходят для приложений с низким уровнем шума, некоторые — для приложений с высокой мощностью, некоторые — для высокоскоростных приложений, а некоторые — для измерительных схем.

Если вы хотите узнать больше о конкретных типах резисторов, я рекомендую посетить сайт www.resistorguide.com

Выбор резистора

Итак, как выбрать резистор?

Прежде всего, вам нужно выбрать значение сопротивления.Для этого вы используете закон Ома. Один из распространенных примеров — найти значение резистора, необходимое для светодиода.

Далее необходимо учитывать мощность, которую резистор должен рассеивать. Рассеиваемая мощность в резисторе может быть рассчитана по формуле

где P — мощность в ваттах, V — падение напряжения на резисторе, а R — сопротивление резистора в Ом.

Давайте посмотрим на пример:

В этой схеме мы используем светодиод с падением напряжения около 2В.Мы обнаружили, что резистор должен иметь номинал 350 Ом. Схема питается от батареи 9 В.

Какая мощность рассеивается на резисторе?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы сначала находим падение напряжения на резисторе. Допустим, мы используем светодиод с падением напряжения 2 В. Это означает, что падение напряжения на резисторе будет 9-2 В = 7 В.

Используя формулу для рассеиваемой мощности, находим P = 7 В * 7 В / 350 Ом = 0,14 Вт.

Значит, нам нужен резистор мощностью не менее 140 мВт.Но желательно побольше.

Практическое правило — найти резистор с удвоенной номинальной мощностью. Здесь я бы выбрал резистор 250 мВт, так как они самые стандартные.

Обычно вы можете просто использовать самый дешевый резистор, который вы можете найти, с правильной номинальной мощностью.

Когда выбрать нестандартный резистор?

Итак, почему все эти разные типы резисторов, о которых я упоминал ранее? Потому что для некоторых схем имеет значение и фактический тип резистора. Эти схемы включают:

• Аудиосистемы чувствительные к шумам
• Цепи РФ
• Цепи большой мощности
• Высокоточные измерительные схемы
• Скоростные цепи

Какой тип резистора выбрать для какого приложения выходит за рамки данной статьи.Если вы строите какие-либо из этих типов схем, посмотрите, указан ли в схемах тип резистора. Если нет, возможно, эта статья может вам помочь.

Сводка

Для большинства стандартных схем вам не нужно беспокоиться о типах резисторов, которые вы выбираете. Все, о чем вам нужно беспокоиться, это значение сопротивления и сколько мощности оно может потребовать.

Если ваша схема не сообщает вам необходимую номинальную мощность резистора, и вы не знаете (или не хотите знать), как ее рассчитать, попробуйте использовать стандартный резистор 1/4 Вт.Если через короткое время он выйдет из строя, вам следует заменить его на более высокую мощность. Возможно, вам стоит даже попытаться вычислить приличную стоимость;)

А резистор подобрать сложно? Напишите свои комментарии и вопросы ниже!

Вернуться от типов резисторов к электронным компонентам онлайн

Как выбрать правильный резистор

Планируете ли вы приступить к разработке своей первой печатной платы? Существует так много типов компонентов, которые вы в конечном итоге будете использовать, но ни один из них не может превзойти печально известный из них — простой резистор.Если вы когда-нибудь смотрели на печатную плату, вы обнаружите, что резисторы повсюду, они контролируют ток и заставляют светиться светодиоды. Но что такое резистор, как он работает и как выбрать подходящий резистор для своей первой конструкции печатной платы?

Не бойтесь, мы предоставим вам все, что вам может понадобиться.

являются одним из нескольких пассивных электрических компонентов, и то, что они делают, относительно простое, но жизненно важное — создание сопротивления в потоке электрического тока.Вы когда-нибудь видели, как загорается светодиод? Это стало возможным благодаря надежному резистору. Поместив резистор позади светодиода в цепи, вы получите яркий свет, но ничего не перегорят!

Значение резистора — это его сопротивление, измеряемое в Ом (Ом). Если вы когда-либо проходили базовый курс электроники, то ваш инструктор, вероятно, вбил вам в голову закон Ома. При работе с резисторами вы будете снова и снова использовать закон Ома. Больше об этом:

Найти символ резистора на схеме очень просто.Международный символ имеет стандартную прямоугольную форму, но в стандарте США есть зигзагообразная линия, которая упрощает идентификацию. Независимо от формы, оба стиля имеют набор клемм, соединяющих концы.

Обозначение резистора как в американской, так и в международной версиях.

Вокруг плавает тонна резисторов, которые делятся на две категории — конструкционного типа и резистивный материал .Давайте рассмотрим оба:

• Постоянные резисторы — Как следует из названия, эти резисторы имеют фиксированное сопротивление и допуск независимо от любых изменений внешних факторов, таких как температура, свет и т. Д.
• Переменные резисторы — Эти детали имеют изменяемое сопротивление. Потенциометр — отличный пример, у которого есть циферблат, который можно поворачивать, чтобы увеличивать или уменьшать сопротивление. К другим переменным резисторам относятся подстроечный резистор и реостат.
• Резисторы физического качества — Эти резисторы похожи на хамелеонов и могут изменять свое сопротивление в зависимости от множества физических свойств, включая температуру, уровень освещенности и даже магнитные поля. К резисторам физического качества относятся термистор, фоторезистор, варистор и магниторезистор.

также можно разделить на материал, из которого они сделаны, что сильно влияет на их сопротивление току.Эти материалы включают:

• Состав углерода
• Карбоновая пленка
• Металлопленка
• Толстая и тонкая пленка
• Фольга
• Проволочная обмотка

Углеродный состав — это более старая технология, которая существует уже некоторое время и позволяет производить резисторы с низкой степенью точности. Вы по-прежнему найдете их для использования в приложениях, где возникают импульсы высокой энергии.

Из всех типов материалов резисторов проволочные обмотки являются самыми старыми из всех, и вы все равно найдете их, когда вам потребуется точное сопротивление для приложений с большой мощностью.Эти древние резисторы широко известны своей надежностью даже при низких значениях сопротивления.

Сегодня резисторы из металлов и оксидов металлов являются наиболее широко используемыми, они лучше обеспечивают стабильные допуски и сопротивление, а также меньше подвержены влиянию изменений температуры.

Вы найдете резисторы, которые используются во многих приложениях, помимо сопротивления току.Другие приложения включают разделение напряжения, генерирование тепла, согласование и нагрузку цепей, управление усилением и фиксацию временных ограничений. В более практических приложениях вы обнаружите, что большие резисторы используются для питания электрических тормозов в поездах, что помогает высвободить всю накопленную кинетическую энергию.

Вот еще несколько интересных приложений, для которых используется универсальный резистор:

• Измерение электрического тока — Вы можете измерить падение напряжения на прецизионном резисторе с известным сопротивлением, когда он подключен к цепи.Это рассчитывается по закону Ома.
• Питание светодиодов — Подача на светодиод слишком большого тока приведет к сгоранию этого прекрасного света. Подключив резистор за светодиодом, вы можете контролировать, какой ток получает светодиод, чтобы свет продолжал светиться.
• Электродвигатели вентилятора — Эта система вентиляции в вашем автомобиле приводится в действие электродвигателем вентилятора, а специальный резистор используется для управления скоростью вентилятора. Этот тип резистора, что неудивительно, называется резистором двигателя вентилятора!

Значение, которое вы будете видеть снова и снова, — это сопротивление (R).Это значение отображается по-разному, и в настоящее время существует два стандарта для измерения того, как сопротивление отображается с помощью цветных маркеров или SMD-кодов.

Возможно, вы знакомы с системой цветового кодирования, если когда-либо возились с макетной платой. Этот метод был изобретен в 1920-х годах, и значения сопротивления и допусков отображаются в виде нескольких цветных полос, нарисованных на корпусе резистора.

Большинство резисторов, которые вы видите, имеют четыре цветных полосы.Вот как они распадаются:

• Первые две полосы определяют основные цифры значения сопротивления.
• Третья полоса определяет коэффициент умножения, который дает значение сопротивления.
• И, наконец, четвертая полоса предоставляет вам значение допуска.

Все разные цвета на резисторе соответствуют разным номерам. Вы можете использовать удобный калькулятор цветового кода резистора, чтобы быстро определить эти значения в будущем.Если вы в большей степени визуально обучаетесь, то вот отличное видео, которое мы нашли, показывает вам, как разобраться в цветовой кодировке:

Не каждый резистор достаточно велик, чтобы его можно было идентифицировать по цветовой кодировке, особенно при использовании устройств поверхностного монтажа или SMD. Чтобы компенсировать меньшее пространство, резисторам SMD присваивается числовой код. Если вы посмотрите на современную печатную плату, вы заметите, что резисторы SMD также примерно одинакового размера.Это помогает стандартизировать производственный процесс с помощью этих быстрозажимных машин.

Хорошо, время для самой важной части — научиться точно определять, какой резистор вам нужен для вашей первой конструкции печатной платы. Мы разбили это на три простых шага, которые включают:

1. Расчет необходимого сопротивления
2. Расчет номинальной мощности
3. И, наконец, выбор резистора на основе этих двух значений.

Здесь вы будете использовать закон Ома для расчета сопротивления. Вы можете использовать одну из стандартных формул ниже, когда известны ваше напряжение (В) и ток (I).

Затем вам нужно выяснить, сколько мощности потребуется вашему резистору для рассеивания. Это можно рассчитать по следующей формуле:

В этой формуле P — ваша мощность в ваттах, V — падение напряжения на резисторе, а R — сопротивление резистора в Ом.Вот краткий пример того, как эта формула будет работать в действии:

В приведенной выше схеме у нас есть светодиод с напряжением 2 В, , резистор со значением 350 Ом (Ом), и блок питания, дающий нам 9 В . Итак, сколько мощности будет рассеиваться на этом резисторе? Подведем итоги. Сначала нам нужно найти падение напряжения на резисторе, которое составляет 9 В от батареи и 2 В от светодиода, поэтому:

9В — 2В = 7В

Затем вы можете вставить всю эту информацию в формулу:

P = 7V * 7V / 350 Ом = 0.14 Вт

Теперь, когда у вас есть значения сопротивления и номинальной мощности, пора выбрать настоящий резистор у поставщика компонентов. Мы всегда рекомендуем использовать стандартные резисторы, которые есть в наличии у каждого дистрибьютора. Использование стандартных типов резисторов значительно упростит вашу жизнь, когда придет время их производить. Три надежных поставщика компонентов, у которых вы можете найти качественные детали, включают Digikey, Mouser и Farnell / Newark.

Итак, вот и все, что вам может понадобиться знать о резисторах для вашего первого проекта по разработке печатной платы. Резисторы обладают такой универсальностью, что вы будете использовать их снова и снова в каждом проекте электроники, который вы завершаете. В следующий раз, когда вам нужно будет выбрать резистор, запомните простой трехэтапный процесс: 1. рассчитайте сопротивление, 2. затем номинальную мощность, 3. а затем найдите поставщика!

Теперь, прежде чем вы начнете создавать собственные символы резисторов и посадочные места в программном обеспечении для проектирования печатных плат, не было бы проще, если бы они уже были сделаны для вас? Они уже есть! Ознакомьтесь с огромным количеством бесплатных библиотек деталей, доступных только в Fusion 360.Попробуйте электронику Fusion 360 бесплатно сегодня.

Методы выбора плавких резисторов

Резисторы и предохранители аналогичны по материалу и конструкции, а резисторы типа предохранителя выполняют обе функции.Их можно использовать как резисторы. Когда ток становится ненормальным, они действуют как предохранители для защиты оборудования. Стоимость снижена за счет двойной функции. Плавкий резистор можно разделить на металлический пленочный плавкий резистор, плавкий резистор с проволочной обмоткой и цементный резистор плавкого типа. Мощность составляет 1/4 Вт, 1/2 Вт, 1 Вт и 2 Вт. По мере увеличения мощности размер продукта будет продолжать увеличиваться.

Сопротивление предохранительного резистора обычно невелико, и в большинстве случаев оно меньше 1 Ом.Он часто действует как резистор выборки в цепи. Когда происходит скачок напряжения или генерируются другие большие токи, он прерывается, чтобы сделать цепь разомкнутой и защитной. В то же время большинство предохранительных резисторов устанавливаются на поверхность, и их характеристики относительно стабильны. Его обычно называют плавким резистором Jetbe и плавким резистором Jetbe для поверхностного монтажа. У продукта есть быстроразрушающийся и медленно ломающийся.

Explore Learning — Предохранители и резисторы

Хороший или подходящий предохранитель должен удовлетворять как минимум трем требованиям: быть сломанным, когда это необходимо, и не сломаться, когда в этом нет необходимости. и перерыв должен быть безопасным.

Первая функция предохранителя — это функция защиты, то есть предохранитель должен срабатывать, когда требуется защита, что является первым соображением при выборе предохранителя. В нормальных условиях номинальный ток предохранителя должен быть больше нормального рабочего тока цепи и иметь определенную перегрузочную способность. Но если запас слишком велик, это снизит или ослабит его защитную функцию. Предохранитель не срабатывает при необходимости и может вызвать повреждение защищаемых компонентов или даже более серьезные опасные последствия.

Основным справочным инструментом для разработчиков при выборе предохранителей является «время-токовая характеристика» в спецификации продукта, предоставленной производителем предохранителя. Поскольку время отключения, отображаемое на кривой, соответствует нормальным атмосферным условиям, нам необходимо должным образом учитывать влияние температуры окружающей среды и т. Д., Если это необходимо. Защитная функция предохранителя может быть реализована только при выборе предохранителя с надлежащими отключающими характеристиками и соответствующими характеристиками номинального тока.

Вторая функция предохранителя — это функция несения нагрузки, которую обычно называют импульсной устойчивостью. Это важный вопрос, который необходимо учитывать при выборе предохранителя. В процессе использования предохранителя вероятность появления нормального колебания тока или переходного импульса намного больше, чем перегрузки по току короткого замыкания. Таким образом, в некотором смысле это соображение особенно важно и практично при использовании предохранителя. Пока значение теплоты плавления предохранителя I2t больше, чем энергия импульса цепи, предохранитель может выдержать.«Кривая плавления во времени» — это инструмент, с помощью которого проектировщики могут выбрать плавкий предохранитель, способный выдерживать импульс (опять же, можно использовать кривую плавления током тепла).

Кроме того, видно, что предохранитель будет поврежден, даже если он не перегорел при воздействии импульсного удара. Другими словами, I2t предохранителя будет уменьшен, то есть снизится способность выдерживать импульс. Следовательно, при выборе предохранителя также необходимо учитывать коэффициент затухания.Типичный простой расчет требует 3-5-кратного запаса, чтобы предохранитель имел достаточное импульсное сопротивление. Существует противоречие между импульсным сопротивлением предохранителя и его защитными характеристиками. В этих двух аспектах мы должны найти разумный баланс и найти лучшую комбинацию. Несущая функция (устойчивость к пульсации) может быть обеспечена только при выборе предохранителя с надлежащей теплотой плавления и достаточным и разумным запасом прочности.

Третья функция предохранителя — это функция безопасности.Качественные и надежные предохранители должны гарантировать безопасность до, во время и после эксплуатации, то есть безопасно включаться и безопасно ломаться. Основным техническим показателем, гарантирующим работоспособность предохранителя, является отключающая способность. Отключающая способность — это максимальный ток, при котором предохранитель может безопасно отключить цепь.

В общем, это относится к току короткого замыкания, то есть предохранитель должен иметь возможность абсолютно безопасно размыкать цепь, когда он встречает ток короткого замыкания, что означает, что во время процесса размыкания не возникают опасные факторы, такие как непрерывная дуга, множественная проводимость, раздавливание, разбрызгивание, горение и даже взрыв.Отключающая способность каждого предохранителя должна быть больше или равна максимальному току короткого замыкания защищаемой цепи. Номинальное напряжение предохранителя определяет его выдерживаемое напряжение, и это еще один показатель безопасности предохранителя. Его можно использовать только в цепях, где рабочее напряжение меньше или равно номинальному напряжению предохранителя.

Компоненты безопасности надежно сертифицированы в странах и регионах по всему миру. Сертификация безопасности предохранителей также важна для их функций безопасности.Функция безопасности предохранителя может быть обеспечена путем выбора типа предохранителя, который имеет достаточную отключающую способность и номинальное напряжение и имеет сертификат безопасности для требуемой области применения.

Итак, , надлежащие отключающие характеристики и номинальный ток, адекватная и разумная теплота плавления, соответствующая отключающая способность, номинальное напряжение и сертификат безопасности необходимы для обеспечения основной функции предохранителя. Только на основе этих трех условий, согласовав ограничения между характеристиками защиты и импульсным сопротивлением и получив наиболее разумный баланс, мы можем сделать суждение.То есть такой предохранитель — хороший и надежный предохранитель.

Номинальный ток предохранителя — это его номинальный номинальный ток, который обычно является максимальным током, который может работать цепь.

Правильный выбор номинального тока предохранителя:

• Например: Рабочий ток цепи: Ir = 1,5 A, номинальный ток предохранителя L должен быть: In = Ir / Of = 1,5 / 0,75 = 2A

Здесь Ir — рабочий ток цепи, а Of — коэффициент понижения предохранителя UL, поэтому следует выбирать предохранитель на 2А.

Для предохранителей IEC нет требований по скорости уменьшения, это означает, что Ir = In

Если специальный номинальный ток не универсален, следует выбрать ближайшее большее значение.

Неправильный выбор: считайте значение тока, при котором вы хотите, чтобы предохранитель сломался, как номинальное значение тока.

Номинальное напряжение предохранителя — это его номинальное напряжение, которое обычно является максимальным напряжением, которое предохранитель может выдерживать при отключении.Когда предохранитель находится под напряжением, напряжение на обоих концах намного меньше его номинального напряжения, поэтому номинальное напряжение в основном не имеет значения.

Правильный выбор номинального напряжения предохранителя: должно быть равно или больше напряжения цепи.

• Например, предохранитель на 250 В можно использовать для цепи 125 В.

Для низковольтных электронных устройств в цепи постоянного тока можно использовать предохранитель переменного тока. Что касается номинального напряжения предохранителя, вы должны в основном учитывать, имеет ли предохранитель способность отключать максимальный ток, указанный, когда напряжение цепи не превышает номинальное напряжение предохранителя.

Недоразумение: номинальное напряжение предохранителя должно соответствовать напряжению цепи.

Температура окружающей среды, в которой находится предохранитель, или известная рабочая температура влияет на работу предохранителя: чем выше температура окружающей среды, тем горячее предохранитель и тем короче его срок службы. жизнь это.

Независимо от того, UL или IEC, индикаторы предохранителя показывают температуру как 25 ° C.Если рабочая температура высока в небольшом помещении, например:

Используйте быстросъемный предохранитель для работы в небольших помещениях с температурой 90 ° C и током менее 1,5 А. Если используется предохранитель IEC, номинальный ток составляет: In = In / Tf = 1,5 A / 0,95 = 1,58 A, рекомендуется предохранитель 1,6 A или 2 A.

Если используется предохранитель UL, то номинальный ток равен: In = In / OfxTf = 1,5 A / 0,75×0,95 = 2,1 A, следует выбрать предохранитель на 2,5 A.

Как правило, сопротивление предохранителя обратно пропорционально его номинальному току.

В схеме защиты меньшее значение сопротивления предохранителя будет лучше, потому что потеря мощности будет меньше. Поэтому максимальное значение падения напряжения или значение хладостойкости указывается в технических параметрах предохранителя. Однако он не используется как основание для приемки продукции.

Падение напряжения предохранителя: значение после того, как предохранитель достигает теплового баланса при номинальном постоянном токе.

Холодостойкость предохранителя: значение, измеренное при менее 10% номинального тока

△ Значения падения напряжения и хладостойкости предохранителя могут быть преобразованы друг в друга.

Падение напряжения предохранителя, указанного в спецификации, имеет большое влияние на цепь низкого напряжения, поэтому будьте осторожны! В крайних случаях требуемый рабочий ток не может быть выведен из-за большого сопротивления.

Она также известна как время-токовая характеристика или I-T характеристика или амперная характеристика предохранителя. Это основной показатель электрических характеристик предохранителя, который указывает временной диапазон, в течение которого предохранитель выходит из строя при различных нагрузках по току перегрузки.Когда ток, протекающий через предохранитель, превышает номинальный, температура плавления постепенно повышается, и, наконец, предохранитель выходит из строя, и мы связываем все это с состоянием перегрузки.

Предохранитель должен иметь определенную перегрузочную способность: Максимальный неразрывный ток предохранителя UL составляет 110% In; максимальный неразрывный ток предохранителя IEC составляет 150% In или 120% In

Предохранитель также требует своевременного отключения при превышении ограниченного значения тока перегрузки: минимальный ток отключения предохранителей UL составляет около 130% In; минимальный ток отключения предохранителей IEC составляет около 180% In

В зависимости от характеристик предохранителя, предохранитель можно разделить на быстрый тип и тип с выдержкой времени:

Быстрые предохранители обычно используются в резистивных цепях для защиты компонентов, особенно чувствительных к колебаниям тока. Предохранители с выдержкой времени обычно используются в индуктивных или емкостных цепях с большими пусковыми токами при изменении состояния цепи. Он может выдерживать воздействие импульсных перенапряжений при включении и выключении, а также может быстрее размыкать цепь при возникновении неисправности.

Каждая кривая представляет отключающие характеристики предохранителя согласно спецификации, и его время отключения можно найти для каждого тока нагрузки. Разные типы предохранителей имеют характерные кривые разной формы.Кривая время / ток наилучшим образом описывает характеристики предохранителя при перегрузке и является основным ориентиром для разработчика при выборе предохранителя.

Рисунок 1. Таблица времени-токовых характеристик

Обычно оговаривается, что несколько ключевых точек на кривой используются для оценки перегрузочной способности предохранителя. Это основная основа для оценки качества или приемки предохранителей.

Отключающая способность также называется максимальной отключающей способностью, или отключающей способностью при коротком замыкании, или током отключения.Отключающая способность — самый важный показатель безопасности предохранителей. Он показывает максимальный ток, который предохранитель может безопасно отключить при указанном напряжении. Когда ток, протекающий через предохранитель, настолько велик, что происходит короткое замыкание, предохранитель по-прежнему необходим для безопасного разрыва цепи, не вызывая каких-либо повреждений. При превышении номинального тока отключения предохранитель может сломаться, взорваться, разбрызгиваться, вызывая опасные явления, такие как возгорание и разрушение окружающих людей или других компонентов.

Обычно, когда защищаемая система напрямую подключается к цепи ввода питания, а предохранитель размещается в секции ввода питания, необходимо использовать предохранитель с высокой отключающей способностью. В большинстве вторичных цепей, особенно когда напряжение ниже напряжения питания, достаточно плавкого предохранителя.

Теплота плавления плавкого предохранителя (If2t) относится к энергетической ценности, необходимой для разрушения расплава.Обычно он используется в качестве технических характеристик предохранителя, чтобы выдерживать импульсные перенапряжения, где I — ток перегрузки, а t — время отключения.

• Принцип:

При выборе предохранителя необходимо учитывать If2t> Ir2t, то есть теплота плавления предохранителя должна быть больше, чем тепло, выделяемое импульсным током.

Время срабатывания предохранителя зависит от тепла, выделяемого током, условий рассеивания тепла и характеристик теплоемкости предохранителя.Многие факторы будут влиять на время отключения предохранителя, поэтому предохранитель будет иметь другое значение If2t при d. Время плавления предохранителя связано с теплотой, выделяемой током, условиями рассеивания тепла и характеристиками теплоемкости предохранителя. Многие факторы будут влиять на время срабатывания предохранителя, поэтому предохранитель будет иметь различное значение If2t при разном времени отключения или при разных токах отключения, то есть If2t не является постоянной величиной.

Кривая энергия / время наилучшим образом описывает изменения теплоты плавления предохранителя и является основным ориентиром для проектировщика при выборе импульса, чтобы выдержать способность предохранителя.

• Частота импульса импульсного сопротивления:

Когда If2t> Ir2t, предохранитель должен выдерживать воздействие импульса. И он не будет сломан, но получит некоторый урон, что немного уменьшит его If2t. Вычислив и выбрав соотношение между If2t и Ir2t, вы можете узнать частоту импульсного сопротивления, которое может выдержать предохранитель. И наоборот, частота импульсного перенапряжения, которую может выдержать предохранитель, зависит от соотношения между If2t предохранителя и Ir2t импульса цепи, который вы выбираете.

• Примерное соотношение между If2t и Ir2t предохранителей AEM:

Ir2t ≤ 30% If2t: 100000 раз

Ir2t ≤ 38% If2t: 10 000 раз

Ir2t ≤ 48% If2t: 1000 раз

• Примерное соотношение между If2t и Ir2t предохранителей Littelfuse:

Ir2t ≤ 22% If2t: 100000 раз

Ir2t ≤ 29% If2t: 10 000 раз

Ir2t ≤ 38% If2t: 1000 раз

Срок службы предохранителя очень долгий и может быть синхронизирован со сроком службы устройства при отсутствии неисправностей.

Метод проверки срока службы небольшого трубчатого предохранителя IEC: в условиях питания постоянного тока ток 1,20 In (или 1,05 In) проводят в течение одного часа и отключают на 15 минут и длится 100 последовательных циклов. Наконец, ток 1,5 In (или 1,15 In) пропускается в течение одного часа без прерывания или других отклонений.

Срок хранения предохранителя составляет не менее двух лет при нормальных условиях и может храниться повторно после прохождения повторной проверки.

• Трубчатый:

Стеклянная трубка — низкая отключающая способность, керамическая трубка — высокая отключающая способность;

Заполнен мелкозернистым кварцевым песком — используется для тушения дуги, обесцвечивания стеклянной трубки — индикации разрушения;

Внутренняя сварка и внешняя сварка;

Добавить свинцовые заглушки — для пайки (иногда сначала необходимо сформировать выводы)

• Миниатюрный: резистивный, транзисторный, тонкопленочный

• Срез: пленочный, многослойный монолитный, резистивный

• Другое: тип вставки, тип болта, тип с уплотнением, тип сигнализации

• Структура расплава: круглая проволока, плоская проволока, мононить, двойная проволока, композитная проволока

Этот принцип выбора нормализации является лишь «контуром» для выбора сопротивления. Согласно прошлому опыту инженеров в выборе, он имеет популярное значение выбора. В сложной конструкции схемы необходимо дополнительно рассмотреть выбор резистора в соответствии с электрическими требованиями конкретной схемы.

• «Контур» выбора резистора

1. Металлопленочный резистор: мощностью 1 Вт или менее предпочтительно является резистор с металлической пленкой, а мощностью 1 Вт или более предпочтительно является пленочный резистор из оксида металла.

2. Углеродный пленочный резистор: это категория для телефонов. Информация о предпочтительном рейтинге отмечена буквой «T».

3. Плавкий резистор: не рекомендуется. Скорость реакции низкая и не может быть восстановлена.Рекомендуется использовать устройства с быстрым восстановлением для защиты цепи и снижения затрат на обслуживание.

4. Резистор с проволочной обмоткой: резисторы большой мощности.

5. Встроенный резистор: SMT. В проекте подключаемого модуля сохраняется только параллельный тип, а проект, независимый от подключаемого модуля, будет постепенно прекращен, заменив его интегрированным в микросхему резистором той же классификации.

6. Чиповые толстопленочные резисторы: в направлении миниатюризации и высокой мощности предпочтительная библиотека будет динамически регулироваться по мере развития направления адаптации.Этот тип резистора является предпочтительным объектом для резисторов малой мощности.

7. Чип-тонкопленочные резисторы: рекомендуется использовать более высокую категорию точности.

• Таблица сопряжения для выбора и требований к применению

1. Требования к рабочим характеристикам — дополнительные типы

Рисунок 2. Требования к характеристикам и таблица выбора дополнительной категории

2.Номинальная мощность — диапазон значений сопротивления

Рисунок 3. Таблица выбора диапазона номинальной мощности и сопротивления

В первом В части подробно описаны характерные параметры резистора.Среди множества концепций есть две концепции, которые особенно важны для выбора резистора — номинальное сопротивление и допуск сопротивления.

Номинальное сопротивление определяется конструкцией резистора и обычно представляет собой значение сопротивления, указанное на резисторе. Сопротивление, полученное путем измерения резистора при определенных условиях, называется фактическим сопротивлением. Чтобы облегчить производство и использование, штат установил ряд значений сопротивления в качестве стандартных значений продуктов.Эти значения сопротивления называются серией номинальных сопротивлений резисторов. Как правило, точность связана с серией номинальных сопротивлений. Чем выше точность, тем плотнее выбранный номинальный ряд; чем ниже точность, тем тоньше выбранная номинальная серия. В связи с потребностями промышленного производства на заводе спецификации продуктов с реактивными компонентами представлены в определенной серии. Учитывая техническую и экономическую рациональность, серия E в настоящее время в основном используется в качестве спецификации реактивного компонента.Обычно используются серии E6, E12, E24, E96.

Может быть отклонение между фактическим сопротивлением резистора и номинальным сопротивлением. Максимально допустимый диапазон этого отклонения называется допуском сопротивления, также известным как точность. Обычно выражается в процентах от номинального сопротивления. Поняв номинальное сопротивление и допуски сопротивления, давайте посмотрим на выбор резисторов.

• Требования к выбору параметров общих характеристик для резисторов:

1) Точность

Не следует слепо стремиться к точности самого резистора в конструкции, даже если на высокоточный резистор влияют окружающие условия и он может выйти за пределы допустимого диапазона.Поэтому следует уделять больше внимания показателям тестирования надежности. В настоящее время точность подбора резисторов не рекомендуется превышать 0,1%. Точность обычно используемых толстопленочных резисторов составляет 5%. Точность 1% требует выбора толстопленочных резисторов. Требование точности не более 1% рекомендуется для использования тонкопленочных резисторов.

2) Не используйте ограничения и кромки

Предельные значения для каждого класса резисторов не используются, например, предельные значения максимального и минимального значений сопротивления в конкретной серии резисторов.

3) Снижение номинальных характеристик

Снижение номинальных характеристик является наиболее важным средством повышения надежности и срока службы резисторов. Мощность резистора зависит от размера корпуса. Мощность тонкопленочного резистора очень мала, обычно менее 1 Вт. Когда используется резистор, мощность должна быть снижена.

Разные типы резисторов имеют разные изолирующие среды и механизмы самовосстановления. Требования к степени снижения характеристик устойчивости к нагрузкам (в основном, рабочее напряжение, потребляемая мощность и температура рабочей среды) различны, но они обычно используются при 0.6-кратное номинальное выдерживаемое напряжение и не более 0,75-кратного. Рекомендуется уменьшить кривую снижения мощности еще на 80%. Обмоточный резистор имеет большую силовую характеристику.

• Методика расчета номинальной мощности резистора:

Когда сопротивление меньше номинального сопротивления, номинальное напряжение:

Расчет номинальной мощности

Когда сопротивление меньше номинального сопротивления, номинальное напряжение равно максимальному напряжению.

4) Изменения значения сопротивления

Значение сопротивления резистора в реальном режиме работы отличается от номинального значения сопротивления и связано со следующими факторами:

— Отклонение сопротивления: при фактическом производстве сопротивление резистора будет отклоняться от номинального сопротивления, и это отклонение должно быть в пределах допуска сопротивления.

— Рабочая температура: сопротивление резистора изменяется в зависимости от температуры.Эта характеристика измеряется значением T.C.R, которое представляет собой температурный коэффициент резистора.

— Влияние напряжения: сопротивление резистора зависит от приложенного напряжения, и изменение может быть выражено коэффициентом напряжения. Коэффициент напряжения — это относительное изменение сопротивления резистора при изменении приложенного напряжения на 1 В.

— Частотный эффект. По мере увеличения рабочей частоты распределенная емкость и индуктивность самого резистора играют все более важную роль.

— Эффект рассеивания времени. Резистор постепенно стареет по мере увеличения рабочего времени, а величина сопротивления постепенно изменяется (как правило, увеличивается).

Дрейф значения сопротивления при внешнем воздействии должен находиться в пределах диапазона, требуемого схемой, и следует также учитывать фактор старения. Должны быть даны расчетные запасы (обычно половина диапазона требований схемы), например, для схемы требуется, чтобы он мог изменяться в пределах ± 10%, следует выбирать резисторы, которые изменяются в пределах ± 5%.

5) Номинальная рабочая температура

Каждый конкретный тип резистора имеет указанный номинальный диапазон рабочих температур окружающей среды и не должен превышать указанный диапазон рабочих температур окружающей среды при фактическом использовании.

В настоящее время резистор с малым TCR представляет собой только тонкопленочный резистор. Как правило, углеродная пленка и керамический резистор TCR отрицательны, и для конструкции с низким TCR рекомендуется 10 ppm. TCR резистора из разных материалов сильно различается.Примерный диапазон можно увидеть из следующей таблицы:

Рисунок 4. TCR сопротивления различных материалов

6) Кривая снижения мощности

Если температура рабочей среды выше 70 ° C, снижение номинальных характеристик следует проводить в соответствии с первоначальным использованием. Кривая снижения мощности показана на рисунке 5:

Рисунок 5. Кривая снижения мощности резистора

7) Металлическая поверхность штифта

Металл поверхности штифта — Sn, Pb или Sn.Качество пайки хорошее, а цена невысокая. Старайтесь избегать использования булавок из драгоценных металлов или внешних электродных резисторов. (Для специальных типов резисторов, если промышленность обычно использует драгоценный металл в качестве металла поверхности штифта, вам следует принять общие отраслевые стандарты).

8) Установка

По возможности используйте резисторы для поверхностного монтажа. Поверхностный монтаж не только эффективен в производстве, имеет небольшие размеры, но и дешев из-за интенсивного использования.Для экономии места можно использовать интегрированные резисторы для поверхностного монтажа (которые представляют собой массивы толстопленочных чипов, также известные как блоки резисторов или резисторные сети).

Теперь возьмем выборку резистора напряжения на измерителе мощности в качестве примера, чтобы объяснить, как выбрать резистор. Конкретные требования к схеме:

1. Применяется к цепи отбора проб

2. Напряжение на резисторе 500VAC

3.На резистор меньше влияет температура окружающей среды

4. Значение сопротивления составляет около 1,5 млн.

5. Требования к высокой точности резистора

· Этот резистор используется в цепи выборки. Требования к мощности невысоки, а требования к точности относительно высоки. Можно использовать пленочные резисторы (металлическая пленка, толстопленочная микросхема, тонкопленочная микросхема). Пленочный резистор выбирается исходя из цены, комплекта резисторов и схемы монтажа.

· Этот контур меньше подвержен влиянию температуры (значение TCR небольшое, обычно менее 100 ppm).

· Выбор параметров:

(1) В соответствии с серией обычных компонентов E24 мы выбираем 1,5M

(2) В зависимости от фактического использования точность резистора составляет 1%.

(3) TCR составляет 100 частей на миллион, а его точность находится в диапазоне трех тысячных.

(4) Мощность = U * U * ÷ 1,5 МОм = 0,3 Вт, уменьшите мощность на 70% и выберите резистор 1 Вт

(5) Номинальное напряжение = 500 * 1.414 = 700, выберите выдерживаемое напряжение 1 кВ

Предварительные результаты отбора:

Металлопленочный резистор, 1,5 МОм, точность 1%, TCR 100 ppm, мощность 1 Вт.

После предварительного выбора схему необходимо протестировать после изготовления образца, настроить конкретные параметры резистора и повторить выборочный тест для достижения стабильной работы системы, который представляет собой полный выбор резистора.

Часто задаваемые вопросы о Fuse Resistors Tech

1.Предохранители действуют как резисторы?
Резистор ограничивает ток величиной сопротивления, измеряемой в омах. Предохранитель ограничивает повреждение от перегрузки по току, размыкая цепь при превышении определенного значения тока. … В качестве резистора можно использовать предохранитель. Существуют даже плавкие резисторы, которые действуют как резисторы с определенным номиналом, но они также действуют как предохранители при перегрузке по току.

2. Что такое плавкий резистор?
Плавкий резистор — это резистор особого типа, предназначенный для защиты любой цепи…. Плавкий резистор полезен для высокочувствительных цепей с низким энергопотреблением и в приложениях, где требования к перегрузкам и перенапряжениям не слишком строгие.

3. Как работают плавкие резисторы?
Плавкий резистор размыкается как плавкий предохранитель при превышении его номинального тока. Компонент обычно представляет собой нихром с температурой плавления около 1400 ° C. Нихром имеет низкий тепловой коэффициент сопротивления, что позволяет резистору иметь стабильное сопротивление при повышении температуры.2 / стр. Для предохранителя: сила тока предохранителя обычно указана на внешней стороне предохранителя; у элемента очень небольшое сопротивление, но его сопротивление можно измерить с помощью мультиметра.

6. Почему у предохранителя высокое сопротивление?
Плавкий провод должен иметь высокое сопротивление, выделять много тепла, и плавкий предохранительный провод легче достигает точки плавления. Кроме того, высокое сопротивление снижает ток, протекающий в цепи, по сравнению с тем, что было бы без него.

Намного больше, чем просто закон Ома

«Что в этом такого? Это просто резистор »- это фразы, которые вы услышите от дизайнеров, чьи требования к приложениям рутинны и скромны (ситуация, когда так можно говорить), или от тех, кто неопытен и наивен (где это не нормально). Да, мир резисторов ограничен двумя простыми уравнениями: V = IR и R = I

Но существует большое количество ситуаций, которые требуют понимания и понимания того, какой фундаментальный тип конструкции и технологии резистора следует использовать, чтобы получить требуемые характеристики, помимо базовых значений сопротивления и рассеяния.К ним относятся приложения, в которых на выводах резистора будет наблюдаться более высокое напряжение или где будут сильные скачки и импульсы. Или, возможно, рабочая температура окружающей среды будет довольно высокой, или для измерительного интерфейса необходимы превосходная точность и стабильность. Возможно, резистор является частью функции защиты цепи от нежелательных скачков тока.

По этим причинам любое решение о том, какой тип резистора использовать, кроме тех, которые используются в не критических приложениях низкого уровня, начинается с понимания уникальных проблем конкретной установки.Это устанавливает контекст для выбора конструкции резистора наиболее подходящего типа.

Есть шесть важных областей применения этих специализированных резисторов: 1) импульсные / импульсные ситуации; 2) измерение тока; 3) формирование сигналов и контрольно-измерительные приборы; 4) защита цепи; 5) высокая мощность и рассеиваемая мощность; 6) высокое напряжение. Чтобы удовлетворить разнообразные требования в этих областях, специализированные производители резисторов полагаются на различные передовые физические конфигурации и методы строительства с использованием высокоочищенных материалов, в том числе:

Каждый из этих подходов имеет дополнительные варианты, которые дополнительно повышают их производительность в данной ситуации приложения.

Делаем выбор: иногда, часто нет

Конечно, хотя существуют общие рекомендации «наиболее подходящего» для соответствия требованиям приоритета приложений с использованием передовой технологии резисторов, всегда есть компромиссы между факторами производительности.Среди факторов компромисса при выборе резистора — возможность изготовления относительно низких и высоких значений сопротивления, допуск, температурный коэффициент сопротивления (TCR), номинальная мощность, номинальное напряжение, долговременная стабильность, устойчивость к перегрузкам, устойчивость к скачкам напряжения, высокая температура. производительность и, конечно же, стоимость. В то время как последнее почти всегда является проблемой, для многих передовых или экстремальных конструкций это не самый высокий приоритет (в отличие от потребительских приложений низкого уровня), в то время как соответствие сложным критериям производительности является главной проблемой.

Тем не менее, уравновесить конкурирующие и конфликтующие аспекты этих компромиссов часто нелегко. В большинстве случаев консультация со специалистами по применению у поставщика, предлагающего широкий спектр продукции, чья продуктовая линейка включает в себя несколько классов резисторов и материалов, обычно является лучшим способом избежать неоптимального выбора. Очень информативный и читаемый обзор проблем, альтернатив, методов и компромиссов, связанных с этими резисторами, размещен в «Правильный выбор резистора для оптимальной производительности, надежности и цены» .”

Как выбрать резистор и конденсатор для конструкции печатной платы?

ОБЗОР

Выбор подходящих пассивных электронных компонентов — одна из проблем, с которой сталкиваются начинающие конструкторы печатных плат. Неправильный выбор компонентов может привести к нежелательной работе или неисправности печатной платы, а иногда даже может привести к полному отказу. В зависимости от типа компонента существуют определенные ключевые параметры, которые проектировщики печатных плат должны учитывать при выборе компонента на этапе проектирования.В этой статье рассматриваются некоторые важные соображения, которые следует учитывать при выборе основных пассивных электронных компонентов.

Резисторы бывают разных размеров, значений сопротивления и допусков. Помимо очевидного значения сопротивления, не менее важно учитывать его значение допуска. Идеального резистора не существует, поэтому при его выборе необходимо учитывать допуск. Резисторы на рынке имеют несколько допусков, таких как 10%, 5%, 1%, 0.1% и так далее. Чем выше процент, тем выше может варьироваться сопротивление. Например, резистор 100 кОм с допуском 10% фактическое сопротивление может варьироваться от 90 кОм до 110 кОм. Это огромная вариация. Для критических цепей, таких как обратная связь и защита, лучше выбрать резистор с допуском 1% или 0,1%. Как правило, резисторы с меньшим допуском дороги по сравнению с резисторами с более высоким диапазоном допуска.

Другой наиболее важный рейтинг, который часто упускают из виду, — это номинальная мощность.Каждый резистор способен рассеивать определенную мощность. Резистор перегорит, если для рассеивания потребуется слишком большая мощность, чем его номинальное значение. Поэтому важно знать фактическую рассеиваемую мощность резистора, которому он может подвергнуться.

Максимальное рассеивание мощности резистора можно вычислить как

Где;

Pd — максимальная рассеиваемая мощность резистора

Imax = максимальный ток, протекающий через резистор

Vmax = максимальное напряжение на резисторе

R = значение сопротивления

Например, если ожидаемое максимальное значение рассеиваемой мощности составляет 320 мВт, затем следует выбрать резистор со следующим доступным значением мощности 500 мВт.

В случае компонентов резистора SMD размер резисторов обычно коррелирует с их способностью рассеивать мощность. Резисторы для типичной схемы логического уровня (3,3 В или 5 В), резистора на 1/4 Вт будет более чем достаточно. При проектировании преобразователей постоянного тока в постоянный или цепей высокого тока / напряжения очень важно учитывать номинальную мощность.

Диапазон рабочих температур резистора также играет важную роль в определенных условиях. Особенно, если печатная плата или продукт, в который она встроена, долгое время подвергались воздействию более высоких температур окружающей среды (более 60 градусов по Цельсию).Например, если ожидаемая максимальная температура окружающей среды составляет 80 ° C, следует выбрать резистор с рабочей температурой более 80 ° C. Как правило, рекомендуется учитывать буферную температуру на уровне 50% от максимальной температуры окружающей среды, поскольку температура корпуса резистора повышается из-за рассеивания мощности во время работы. Это означает, что резистор с максимальной рабочей температурой более 120 ° C (80 + 50% от 80) должен быть выбран для температуры применения 80 ° C.

Образец технического описания резистора с основными параметрами приведен на рисунке.

Конденсаторы используются в самых разных схемах. Выбор конденсаторного компонента для конструкции печатной платы на основании только значения емкости обычно недостаточен в большинстве приложений. Подобно компонентам резистора, конденсаторы также имеют коэффициенты допуска. Фактическая емкость конденсаторного компонента зависит от производственного процесса, рабочей температуры, смещения постоянного тока и старения. Следовательно, следует учитывать допуски емкости при выборе конденсаторного компонента для применения.Разница в цене между конденсаторами с низким допуском и конденсаторами с высоким допуском значительно различается. Если цена не имеет большого значения, рекомендуется выбирать конденсатор с допуском менее 10%. Однако для большинства схем малой мощности достаточно отклонений в 10% или 20%.

Какую емкость вы действительно получаете?

Конденсаторы могут быть повреждены из-за напряжения или напряжения выше номинального. Конденсатор в большинстве случаев устанавливается параллельно цепи, или подсхеме, или выходу.Ожидаемое падение напряжения на конденсаторе должно быть известно / рассчитано. Рекомендуется иметь буфер напряжения на 50% больше ожидаемого падения напряжения. Например, если ожидаемое максимальное падение напряжения на конденсаторе составляет 10 В, следует выбрать конденсатор с номинальным напряжением 15 В или выше.

Срок службы или ожидаемый срок службы конденсатора — это время, в течение которого конденсатор будет оставаться исправным и обеспечивать заданную емкость. Это особенно важно для электролитических конденсаторов.Срок службы конденсатора при нормальных условиях эксплуатации обычно указывается производителем в техническом паспорте.

Диапазоны рабочих температур конденсаторов также следует рассматривать аналогично резисторам, упомянутым ранее в предыдущем разделе. В зависимости от типа приложения, значения ECR, тока пульсаций и рабочей частоты также следует учитывать для усовершенствованных конструкций, что выходит за рамки данной статьи.

Примерный технический паспорт конденсатора с основными параметрами приведен на рисунке.

Я хотел бы поблагодарить PCBWay за предоставленную мне возможность написать эту статью.

Выбор подходящего резистора для высокотемпературных приложений

Загрузите эту статью в формате PDF.

До недавнего времени ограничивающим фактором в высокотемпературной электронике было ухудшение полупроводниковых свойств используемых активных компонентов. Однако с недавними достижениями в области высокотемпературных полупроводников и материалов на основе карбида кремния пассивные компоненты, такие как резисторы, стали ограничивающим фактором.В результате правильный выбор резистора стал критическим фактором при разработке высокотемпературной электроники для обеспечения правильной работы и надежности.

Резисторы традиционно производятся с использованием различных методов и технологий, включая металл и металлооксидную пленку, металлическую фольгу, углерод, проволочную обмотку и толстопленочные методы. Каждый из них имеет определенные характеристики, которые делают их более или менее подходящими для высокотемпературных применений. Деградация резистора при высокой температуре может варьироваться от небольшого изменения сопротивления с течением времени до катастрофического изменения сопротивления, проявляющегося либо в разомкнутой цепи, либо, в некоторых случаях, в коротком замыкании.

Резисторы с проволочной обмоткой

Несмотря на то, что они считаются зрелой технологией, многие резисторы с проволочной обмоткой на самом деле довольно хорошо работают при высоких температурах до температуры окружающей среды от 200 до 250 ° C и выше. Резисторы с проволочной обмоткой относительно простой конструкции изготавливаются путем наматывания проволоки сопротивления (например, нихрома, который имеет очень хорошие высокотемпературные характеристики и часто используется в нагревательных элементах) на сердечник из оксида алюминия или стеатитовой керамики и приваривается к металлическим торцевым крышкам. запрессовать на каждый конец.

Резистор обычно изолирован и защищен от атмосферных воздействий путем герметизации блока стекловидной эмалью (стеклом), силиконом, цементом или эпоксидным компаундом. Герметизирующий материал часто является «самым слабым звеном» и может стать причиной выхода из строя при высоких температурах. Это может быть результатом разницы в коэффициентах теплового расширения, вызывающей трещины в покрытии и допускающей проникновение влаги или влаги, вызывая напряжения на нижележащем проводе, или из-за разложения или ухудшения его изоляционных свойств при высокой температуре.В результате эпоксидные смолы обычно не подходят для длительного использования при высоких температурах, но силиконы и стекловидные эмалевые материалы работают хорошо.

Резисторы со стекловидным эмалевым покрытием создают почти герметичный корпус и обеспечивают дополнительную защиту в опасных средах, которые иногда могут быть связаны с высокими рабочими температурами, особенно в нефтегазовой промышленности. Однако есть одно предостережение: объемное удельное сопротивление материала эмалевого покрытия имеет тенденцию к значительному падению при высоких температурах, и, как известно, оно влияет на общее установленное сопротивление, поскольку изоляционные свойства значительно снижаются с повышением температуры.

Устойчивость к высоким температурам резисторов с проволочной обмоткой, покрытых стекловидной эмалью, довольно хороша, изменение сопротивления составляет около 1-2% после воздействия 200 ° C в течение 1000 часов, с обычно более значительными изменениями для других типов резисторов с проволочной обмоткой. Одним из недостатков резисторов с проволочной обмоткой является их ограниченный верхний диапазон сопротивления, присущая связанная индуктивность (хотя ее можно значительно уменьшить, указав неиндуктивную обмотку «Эйртона Перри», которая по существу наматывает два провода в противоположных направлениях вокруг сердечника для компенсации индуктивности) и их относительно большой размер.В результате другие типы резисторов более перспективны для работы при высоких температурах.

Толстопленочные резисторы

Толстопленочные резисторы в последние годы привлекают значительное внимание для высокотемпературных применений. Эти резисторы изготавливаются путем нанесения смеси металла и частиц на керамическую подложку и обжига при высокой температуре (обычно 850 ° C или около того на воздухе), которая создает проводящую керметную матрицу. Составы толстопленочных проводников для использования при высоких температурах обычно представляют собой золото, палладий-серебро или платина-серебро (рис.1) . После лазерной обрезки до нужной величины поверх часто наносится слой стеклянного изолятора для защиты окружающей среды. Толстопленочные резисторы могут быть довольно маленькими, обычно до 0201 или меньше в размерах для поверхностного монтажа.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5e99f6e8de9bfb29008b46dd» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «1. Показана конструкция толстопленочного чип-резистора ». data-embed-src = «https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/04/Figure_1_Thick_Film_Chip_Resistor_Construction_300.5e99f6e764ad4.png? Auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» 1. Показана конструкция толстопленочного чип-резистора. «]}%

Поскольку начальная температура обработки толстопленочных резисторов довольно высока, эта технология имеет прекрасные перспективы для будущих разработок высокотемпературных приложений. Испытания специальных высокотемпературных устройств Толстопленочные резисторы, производимые TT Electronics, показывают среднее изменение сопротивления менее 0,25% через 1000 часов (без нагрузки) при 300 ° C (рис.2) .

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5e99f70bf720f038008b46d9» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «2. Эффекты высокотемпературного воздействия демонстрируются изменением сопротивления холостого хода за 1000 часов (серия HTC, размер 0805, 180 кОм, 20 шт.) ». data-embed-src = «https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/04/Figure_2_High_Temp_Exposure_300.5e99f70b0ba95.png?auto=format&fit=max&w=1440» data-embed-caption = «2. Эффекты высокотемпературного воздействия демонстрируются изменением сопротивления холостого хода за 1000 часов (серия HTC, размер 0805, 180 кОм, 20 шт.).»]}%

Для работы при высоких температурах традиционные припои не подходят (типичные бессвинцовые припои имеют температуру ликвидуса примерно 221 ° C), поэтому другие методы крепления, включая скрепление проволокой, с высоким содержанием свинца Припой HMP (часто Sn05Pb93.5Ag1,5-296 ° C) или токопроводящие клеи. В результате необходимо выбрать материалы для заделки, совместимые с методом крепления. Обычно для этого требуются золотые заделки для проводов или токопроводящие клеи, полимеры серебро, Pd-Ag или Pt-Ag для токопроводящих адгезивов, а также гальванические материалы с никелевым подслоем для припоев HMP.

Для толстопленочных резисторов типичный температурный коэффициент сопротивления (TCR) составляет приблизительно ± 100 ppm / ° C в нормальных диапазонах температур, но он может быть (и часто является) резко нелинейным, поскольку температура отклоняется от нормального диапазона ( Рис.3) . Однако, даже если мы предположим, что TCR составляет 100 ppm / ° C, работа при 200 ° C выше температуры окружающей среды может привести к воспринимаемому изменению сопротивления на целых 2% просто из-за скачка температуры — и, возможно, намного больше, в зависимости от фактического Характеристики ТКР при более высоких температурах.В результате для более точных приложений могут потребоваться тонкопленочные сети или резисторы с проволочной обмоткой.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5e99f73ace4f7a3e008b4695» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «3. Типичные характеристики TCR толстопленочных резисторов ». data-embed-src = «https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/04/Figure_3_TCR_Characteristics_300.5e99f739714e8.png?auto=format&fit=max&w=1440» data-embed-caption = «3.Типичные характеристики TCR толстопленочных резисторов. «]}%

Тонкопленочные резисторы

В отличие от толстопленочных резисторов, которые характеризуются аддитивным высокотемпературным производственным процессом, тонкопленочные резисторы обычно изготавливаются с использованием процесс субтрактивного напыления. Последующие производственные операции используются для кондиционирования пленок резисторов для оптимизации высокотемпературных характеристик. Тонкопленочные резисторы обычно характеризуются низким TCR, прецизионными характеристиками и часто доступны в сетях или пакетах с более чем одним резистор.

В качестве материала тонкопленочного резистора обычно используется сплав нихрома или нитрид тантала. Оба этих материала (см. Таблицу) допускают высокие температуры плавления, которые, как правило, приводят к меньшему микроскопическому росту зерен при высокой температуре и обладают высокой устойчивостью к окислению — два потенциальных источника значительного изменения сопротивления при высоких рабочих температурах.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5e99f8019c8b4a63008b46b1» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «Таблица иллюстрирует характеристики обычных материалов для тонкопленочных резисторов.»data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/04/ResistorsTable.5e99f8007e4a0.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed- caption = «В таблице приведены характеристики обычных материалов для тонкопленочных резисторов.»]}%

Обе пленки резистора обладают хорошей стабильностью сопротивления и отличным низким TCR при нормальных рабочих температурах, которые в некоторой степени сохраняются при работе при высоких температурах. , они оба обладают относительно линейной кривой TCR в широком диапазоне температур (рис.4) . Хотя данные приведены для резистора из металлической пленки из нихромового сплава, аналогичные характеристики наблюдаются и для материалов из нитрида тантала. Дополнительное преимущество проиллюстрировано на графике, который демонстрирует точное отслеживание или согласование TCR между резисторами в общей сети (в данном случае, 7-резисторной сети).

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5e99f75cce4f7a2b008b469b» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «4. TCR тонкопленочных резисторов в сети DIP показан при повышенной температуре.»data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/04/Figure_4_TCR_of_Thin_Film_Resistors_300.5e99f75befec8.png?auto=format&fit=max&w=ed14-embed14-ed14 caption = «4. TCR тонкопленочных резисторов в сети DIP показан при повышенной температуре. «]}%

Один интригующий аспект тонкопленочных резисторов заключается в том, что значительное изменение общего сопротивления происходит в течение первых 100-200 часов. операции (рис. 5) .Различные механизмы, такие как окисление, миграция металлических слоев или диффузия металла, могут вызвать это изменение сопротивления.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5e99f778de9bfb2b008b46f2» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «5. Изменение сопротивления тонкой пленки со временем при повышенной температуре показывает, что значительное изменение общего сопротивления происходит в течение первых 100-200 часов работы ». data-embed-src = «https: //img.electronicdesign.ru / files / base / ebm / electronicdesign / image / 2020/04 / Figure_5_Resistance_Shift_v_Time_300.5e99f7771ff70.png? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» 5. Изменение сопротивления тонкой пленки со временем при повышенной температуре показывает, что значительное изменение общего сопротивления происходит в течение первых 100–200 часов работы. «]}%

Однако скорость изменения сопротивления со временем значительно уменьшается, что позволяет заметно снизить абсолютное изменение сопротивления в течение срока службы, подвергая резисторы высокотемпературному обжигу, равному или превышающему температуру, при которой будут использоваться резисторы.Это уменьшение изменения сопротивления показано на рис. 6 , где показана схема резисторов, аналогичная схеме рис. 5 , но с добавлением выдержки при температуре 200 ° C и продолжительности выдержки 148 часов. В этом случае изменение сопротивления уменьшилось до менее чем половины за 1000 часов воздействия, что значительно улучшило общую стабильность резистора.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5e99f795f720f068148b45b5» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «6. Эта схема резисторов аналогична той, что показана на рисунке 5, но с добавлением температуры запекания 200 ° C и 148 часов.На изображении показано уменьшение изменения сопротивления, уменьшенное до менее чем половины за 1000 часов воздействия, что значительно улучшает общую стабильность резистора. «Data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm /electronicdesign/image/2020/04/Figure_6_Resistance_Shift_v_Time_wPrebake_300.5e99f79494f3b.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed-caption =» 6. Эта схема резисторов похожа на схему на рис. 5, но с добавлением 148-часовой выдержки при температуре 200 ° C. На изображении показано уменьшение изменения сопротивления, уменьшенное до менее чем половины за 1000 часов воздействия, что значительно улучшает общую стабильность резистора.»]}%

Рисунок 6 также демонстрирует еще одну важную характеристику: все резисторы в общей сети очень хорошо отслеживают друг друга с течением времени и температуры. Это позволяет очень точным схемам с резистивным делителем и соотношением напряжений обеспечивать отличная производительность даже при повышенных температурах.

Практически всегда удешевляет использование цепи резисторов с двумя или более резисторами (разных номиналов), которые хорошо отслеживают друг друга, вместо использования отдельных резисторов, которые будут давать аналогичные характеристики отслеживания и согласования. Рисунок 7 иллюстрирует типичные характеристики допусков передаточного числа для цепи высокотемпературных резисторов — разница в передаточных характеристиках находится в пределах 0,005% (50 частей на миллион) в течение срока службы.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5e99f7b89c8b4a2b008b46b3» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «7. График показывает изменение соотношения резисторов в высокотемпературной резисторной сети ». data-embed-src = «https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/04/Figure_7_Resistance_Ratio_Drift_300.5e99f7b84026a.png? Auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» 7. График иллюстрирует дрейф соотношения между резисторами в сети высокотемпературных резисторов. «]}%

Сети тонкопленочных резисторов можно приобрести в различных конфигурациях корпусов, таких как SOT23, SOT147, SOIC, QSOP, BGA в SMT, наряду со зрелыми корпусами для сквозных отверстий, такими как конфигурации SIP / DIP. 3-контактный (2 резистора) корпус делителя 1206, показанный на , рис. 8 , обеспечивает выдающиеся характеристики при высоких температурах и отличное отслеживание резистора во времени и температуре.Как выводы из золота, так и под пайку обеспечивают гибкость в установке.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5e99f7d4de9bfb2a008b46f3» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «8. Показан экономичный высокотемпературный разделитель типоразмера 1206 (серия PFC-HT) ». data-embed-src = «https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/04/Figure_8_Cost_Effective_1206_Size_300.5e99f7d338283.png?auto=format&fit=max&w=1440» data-caption = «8.Показан экономичный высокотемпературный делитель размера 1206 (серия PFC-HT). «]}%

Другие типы резисторов

Инженеру-проектировщику доступно множество других типов резисторов. К ним относятся состав, фольга, оксид металла и др. За исключением технологии фольги, другие типы резисторов обычно страдают от пониженных характеристик в высокотемпературных приложениях и имеют ограниченную применимость. Фольговые резисторы обычно демонстрируют очень хорошие характеристики, но они имеют низкую эффективность. очень высокая стоимость.Резисторы с очень низким значением сопротивления (например, для шунтирования или измерения тока) могут использоваться в высокотемпературных приложениях с помощью резисторов с металлическими полосками или формованными металлическими пластинами.

Заключение

Правильный выбор резисторов для высокотемпературных применений имеет решающее значение для оптимальной производительности и экономии. Хотя разработчику схем доступно множество резистивных технологий, знание характеристик и конструкции каждого типа необходимо, чтобы сделать лучший выбор.

Благодарности

Автор хотел бы поблагодарить следующих людей из команды TT Electronics Sensors and Specialist Components за их помощь и информацию: Стивен Оксли, старший инженер по приложениям; Дэвид Джексон, старший инженер-разработчик; и Майк Торрес, инженер по приложениям.

Том Моррис (Tom Morris) — инженер по работе с датчиками и специализированными компонентами, тел. TT Electronics.

Ссылки

J.К. Вендель, П. Хельмольд, «Стекловидная эмаль — высокоэффективное соединение материала», материалы семинара ECL2, ЦЕРН, Женева, Швейцария.

Джеффри Э. Наэфе, Р. Уэйн Джонсон, «Исследования высокотемпературного хранения и термоциклирования толстопленочных и проволочных резисторов», IEEE Transactions on Components and Packaging , March 2002

Robert C. Weast, Ph.D. ., Справочник по химии и физике, 65 ^th Edition .

Рональд К.Юрген: Справочник по автомобильной электронике, 2 ^nd Edition .

Резисторы для медицинского применения , TT Electronics

Indium Corporation of America Solders, техническое описание продукта.

Использование резисторов для измерения тока: это больше, чем просто I = V / R

Измерение динамического потока тока всегда было важным параметром для управления производительностью системы, и это стало еще более важным с распространением более интеллектуальных функций управления для устройства и системы.Наиболее распространенный способ точного выполнения этого измерения — использование измерительного резистора известного номинала, включенного последовательно с нагрузкой, а затем измерения падения напряжения IR на этом резисторе. Применяя закон Ома, определить ток просто — по крайней мере, так кажется.

Хотя использование резистора является эффективной и прямой основой для такого определения, оно также имеет множество конструктивных проблем и тонкостей, несмотря на его ясность. Они охватывают электрический интерфейс, размер и выбор резистора, а также многие механические аспекты:

Электрический интерфейс

Вы выбираете датчик с высокой или с низкой стороны? При измерении на стороне низкого напряжения резистор помещается между нагрузкой и «землей» (или, во многих случаях, «общей цепью») (рис.1) , что позволяет подключать цепь измерения напряжения напрямую к земле. Хотя компоненты в этой топологии не подвержены каким-либо проблемам с высоким напряжением, это часто нежелательно и даже неприемлемо по двум причинам.

1. При измерении на стороне низкого напряжения резистор помещается между нагрузкой и общим проводом; он упрощает интерфейс с аналоговым интерфейсом для считывания напряжения, но создает проблемы с целостностью нагрузки и контролем.

Во-первых, это означает, что сама нагрузка не заземлена, что непрактично по механическим причинам во многих установках.Например, наличие в автомобиле незаземленного стартера и его изоляция от шасси — задача проектирования и монтажа. Это также требует наличия обратного провода, который может передавать ток нагрузки обратно к источнику, а не использовать шасси. Во-вторых, даже если подключение и монтаж не рассматриваются, размещение любого сопротивления между нагрузкой и землей (общим) отрицательно влияет на динамику контура управления и управление.

2. Измерение на стороне высокого напряжения — это более широко используемый подход, несмотря на то, что он приносит новые проблемы с синфазным напряжением.

Решение состоит в том, чтобы использовать измерение на стороне высокого напряжения, с резистором вместо этого, помещенным между шиной питания и нагрузкой (рис. 2) . Это устраняет проблемы, возникающие при снятии заземления нагрузки, но возникает новая проблема. Схема, измеряющая напряжение на этом резисторе, теперь не может быть заземлена, что означает, что используется дифференциальный или инструментальный усилитель. Этот усилитель должен иметь номинальное синфазное напряжение (CMV) выше, чем напряжение на шине. В общем, если напряжение на шине выше, чем номинальное значение CMV стандартных ИС (обычно около 100 В), то необходимы более сложные подходы к обеспечению этого интерфейса.

Альтернативный подход заключается в использовании схемы интерфейса, которая включает гальваническую развязку между входом чувствительного усилителя и выходом (рис. 3) . Это означает, что между двумя аналоговыми секциями не существует омического тракта — он выглядит как неизолированный усилитель, за исключением внутренней изоляции.

3. Гальваническую развязку можно получить несколькими способами. Независимо от используемого подхода, в результате информация о сигнале проходит через барьер без омического пути между входом и выходом.

Подход имеет и другие полезные особенности: он значительно улучшает производительность системы за счет устранения контуров заземления и связанных с ними проблем; упрощает последующую схему и упрощает или устраняет связанные с безопасностью компоновку и требования к проводке по зазорам и утечкам; добавляет барьер электробезопасности между высоким напряжением и остальной частью системы; и во многих приложениях предписывается стандартами безопасности и нормативными требованиями.

Изоляция может быть реализована с помощью полностью аналогового развязывающего усилителя; в качестве альтернативы, подсхема, состоящая из неизолированного усилителя, за которым следует аналого-цифровой преобразователь и изолятор (который может использовать оптические, емкостные и магнитные принципы), работающий от изолированного источника питания, независимого от основного источника питания, может быть б / у (рис.4) . Независимо от выбранного решения по изоляции, схема измерения напряжения для более высоких напряжений на шине может усложняться в отношении спецификации и компоновки, но часто нет другого практического варианта.

4. Изоляция иногда реализуется в цифровой области с использованием изолированного входного каскада (усилитель, АЦП, изолятор) и изолированного источника питания. AD7401A объединяет все необходимые функции в одном корпусе. (Любезно предоставлено Analog Devices Inc.)

Размер и выбор резистора

В идеале значение чувствительного резистора должно быть относительно большим, чтобы результирующее падение напряжения также было большим, таким образом сводя к минимуму влияние схемных и системных шумов на измеряемое напряжение, а также максимально увеличивая его динамический диапазон.Однако большее значение при заданном токе также означает меньшее напряжение — и, следовательно, меньшую доступную мощность — для нагрузки из-за падения ИК-излучения, а также самонагрева резистора I ² R, потери мощности и дополнительной тепловой нагрузки. . Это явно компромиссная ситуация.

На практике обычно желательно поддерживать максимальное напряжение на чувствительном резисторе на уровне 100 мВ или ниже, чтобы соответствующие значения резистора находились в диапазоне десятков миллиом и даже ниже. Смысловые резисторы этих небольших номиналов широко доступны; даже резисторы с сопротивлением 1 мОм и ниже входят в стандартную комплектацию каталожного номера (рис.5) . При таких низких значениях даже сопротивление омических контактов измерительной схемы является фактором в расчетах.

5. Этот токоизмерительный резистор 0,2 мОм выдерживает до 200 А и может рассеивать 15 Вт. Он имеет размеры 15 × 7,75 × 1,4 мм, а конструкция из специального сплава имеет TCR ± 100 ppm / ° C. (Предоставлено TT Electronics)

Дилемма выбора резистора не заканчивается определением значения, которое уравновешивает компромисс между напряжением и потерей мощности в зависимости от диапазона считывания.Во-первых, рассеяние резистора вызывает самонагревание, что означает, что выбранный тип резистора должен иметь подходящую номинальную мощность, и его номинальные характеристики должны снижаться при более высоких температурах.

Кроме того, любое самонагревание приведет к отклонению резистора от номинального значения. Насколько он дрейфует, зависит от материала и конструкции сенсорного резистора. Стандартный чип-резистор имеет температурный коэффициент сопротивления (TCR) около ± 500 ppm / ° C (равный 0,05% / ° C), в то время как стандартные чувствительные резисторы, изготовленные из специальных материалов и технологий изготовления, доступны с TCR ± 100 ppm. / ° C, примерно до ± 20 ppm / ° C.Предлагаются даже высокоточные устройства (по гораздо более высокой цене) с точностью до ± 1 ppm / ° C.

Обратите внимание, что использование отрезка медного провода или дорожки на печатной плате может показаться хорошим способом получить чувствительный резистор миллиомным сопротивлением почти по нулевой цене. Однако TCR меди составляет около 4000 ppm / ° C (0,4% / ° C), что на порядки меньше, чем у чувствительного резистора с низким TCR.

В некоторых случаях жизнеспособной тактикой для снижения повышения температуры из-за самонагрева является использование большей мощности, которая будет меньше зависеть от самонагрева.Но они тоже имеют несколько более высокую стоимость компонентов и большую занимаемую площадь. Разработчик должен провести тщательный анализ тока, рассеяния, влияния TCR и любого снижения характеристик, необходимого для долгосрочной надежности и производительности.

Механические аспекты

При очень низких уровнях тока физический размер резистора считывания тока примерно такой же, как у других резисторов. Но по мере увеличения номинальной мощности необходимы резисторы физически большего размера, и это повлияет как на компоновку печатной платы (при условии, что резистор установлен на плате), так и на тепловую ситуацию как резистора, так и его окружения.

Для резисторов с более высоким номиналом размещение и установка становятся серьезной проблемой; Монтаж печатной платы на поверхность может быть невозможным; значительно возрастают проблемы с недвижимостью и тепловыми проблемами. Для более крупных устройств могут даже потребоваться монтажные кронштейны или прижимы, чтобы свести эффекты движения и вибрации к приемлемому минимуму.

Не следует упускать из виду и трудность выполнения «простых» электрических соединений. Когда провода выдерживают десятки или даже сотни ампер, соединения между этими проводами и выводами резистора требуют тщательного планирования и более крупных и прочных поверхностей, которые, конечно же, могут включать винты и зажимы.Просто подумайте о типичном автомобильном аккумуляторе внутреннего сгорания, который должен выдавать более 100 А для запуска автомобиля от скромного аккумулятора на 12 В. Даже сопротивление контакта 100 мОм на плюсовой клемме аккумулятора приводит к потере питания 1,2 В в сценарии, когда запас по напряжению невелик.

Кроме того, даже если измеренное напряжение низкое, синфазное напряжение может быть не низким, и в соединениях могут протекать высокие токи. В результате возникают проблемы с безопасностью и доступом, которые влияют на прокладку кабелей, маршрутизацию, возможные короткие замыкания и доступность.Кроме того, разработчик должен спланировать, где и как подключить относительно тонкие провода, чувствительные к напряжению, к контактам, по которым также проходит более высокий ток нагрузки. Сопротивление контактов измерительного провода может выглядеть как сопротивление самого измерительного резистора, поэтому при расчетах I = V / R необходимо учитывать это дополнительное сопротивление. Даже TCR любых контактов также может быть проблемой в ситуациях с более высокой точностью.

Использование резистора для измерения тока — очень поучительный пример проблем перехода от очень простого в принципе решения к тому, которое работает, работает хорошо и работает в диапазоне ожидаемых рабочих условий приложения.