利用电阻电感使设计和产品增值的方法

类别:其他  出处:网络整理  发布于:2008-12-23 11:51:26 | 1338 次阅读

  VISHAY公司的电阻、电感产品线丰富,其产品主要包括:厚膜电阻、薄膜电阻、金属膜电阻、绕线电阻、Power Metal Strip电阻以及功率电感。

  Dale/Power Metal Strip电阻

  Power Metal Strip电阻又称金属板电阻,其WSL系列产品的主要应用包括工业产品、仪器、医疗仪器、电源、通讯、消费品等,该系列产品的阻值在0.2毫欧到1欧姆之间,主要用于电流的取样和检测。Power Metal Strip电阻具有三方面的优势:首先,一般电阻工作的温度大概为125℃或150℃,而WSL系列产品的工作温度可以达到170℃,WSH或WSLT产品工作的温度甚至可以达到275℃;第二个优势是,产品的温漂系数非常稳定且非常低;第三个特点是承受脉冲的能力强,这类电阻能够承受5倍于本身额定功率的脉冲。

  通常,超过90%的低阻值电流取样电阻会用于DC/DC转换,图1中的WSL/WSR电阻在电流经过的时候能够检测到电压的变化,回归到一个可控IC上面,可控IC再去控制它附近两个MOS管,从而实现有效的电源管理,延长产品的使用时间。此外,WSL低阻值电阻还可以应用于汽配行业,实现快速反应并节省汽油。

  Draloric/Beyschlag高压电阻

  Draloric/Beyschlag高压电阻是有引脚的电阻,其主要应用离不开高压电源。其中,VR系列电阻有4种,分别是VR25、VR37、VR68、SVR52,其工作电压从1600V到10万伏,很适合中、高压电源的应用。

  除了在电源部分的应用以外,VR高压电阻还有两种特殊的应用:其一是在电表中的应用,目前国家正在慢慢把传统机械式或电感式电表换成准确的、高可靠度的电子式电表,后者要求电子测量部分具有高可靠性,由于要对电压进行检测,所以需要一个具有高可靠性、能够承受高电压的电阻,图2中的VR68电阻能够承受1万伏的高电压进行电压检测。

  另外一个应用是与节能有关的--电子镇流器。随着各国对环保节能的日益重视,电子镇流器拥有了更广阔的市场发展空间。通常电子镇流器的工作电压在800V-1000V左右,因此大部分的电阻镇流器需要采用VR25高压电阻,该电阻可以承受1600V的连续工作电压,图3中可以看到一个电子镇流器使用2个VR25电阻:一个用作电压的分压检测,另外一个用于灯丝的保护。

  薄膜电阻与厚膜电阻的比较

  通常,电阻都有一个基板,一般由陶瓷制成,薄膜电阻利用溅镀的方法在基板上附上均匀的覆层,层厚在0.005到0.5μm之间。均匀覆盖的电阻层使电阻具有长期稳定性,能够承受较高的温度,拥有较低的电流噪声。而厚膜电阻的制作要相对简单得多,它采用丝网印刷工艺,制作时间很短。但缺点是一般的电阻材料中都含有杂质,因此覆层不均匀,从而导致厚膜电阻的脉冲承受的能力较弱、稳定性较差。厚膜电阻的覆层厚度可以达到10μm。

  图4中对两种电阻的稳定性进行了比较。从图中可以看出,由于薄膜电阻制作均匀,因此它的温漂差为50ppm;而在厚膜电阻方面,虽然电阻误差也为1%,但由于生产材料和工艺的限制,其的温漂也只能达到100ppm。假设设计工程师选择一个误差为1%的电阻,薄膜电阻工作在-50或125℃的极端温度下,其增加的误差约为0.5%;而厚膜电阻在极端工作温度下可能会增加1%的误差。由于设计完成后,产品在生产过程中要经过焊炉,焊接温度通常会超过260℃,薄膜电阻会出现0.2%或0.1%的误差,而厚膜电阻承受能力比较弱,会出现约0.5%的误差。这样产品在使用前,原来所选择1%的薄膜电阻的误差已经增加到了1.6%,而厚膜电阻的误差已经增加了2.5%。此外,产品在使用过程中会慢慢老化,以8千小时(即一年的时间)为限,薄膜电阻的误差通常小于0.5%,而厚膜电阻的误差则从百分之二点多增加到百分之五点多。在使用一年后取下电阻进行检测,会发现两个电阻都有4%的误差,这就是为什么设计高可靠度产品时如果采用厚膜电阻并且每一年或半年更换电阻对误差影响不大的原因。但在医疗仪器、设备、通讯基站等使用年限在5-10年的应用中,长期使用厚膜电阻就会导致较大的误差,因此市面上大部分高可靠度的产品都需要采用薄膜电阻。

  排阻

  在薄膜电阻里面除了有独立电阻以外还有排组,后者的优势在于可以对误差形成一个同步的抵消,尤其在电压分压检测的部分。其中,薄膜排阻可以应用于通讯产品、工业产品中的信号处理、汽车引擎控制、音响放大器等。

  圆柱形的金属薄膜电阻

  圆柱形的金属薄膜电阻的制作流程和之前介绍的薄膜电阻是完全一样的,只是形状不同,主要用于汽车、通讯基站、仪表仪器等行业。能用于这些领域的主要原因是:首先,圆柱形的电阻和空气的接触面积比较大,因此相对于同等投影面积的贴片电阻来说功率比较大;此外,这种电阻具有承受比较大的脉冲的能力;第三,电阻具有圆柱形结构,能够承受更大的应力,减小电阻断裂的机会。

  厚膜电阻

  Vishay也制作普通的厚膜电阻,主要是CRCW系列产品,这里着重介绍CRCW-EL和CRCW-HP两个子系列的产品。CRCW-EL是厚膜的低阻值电阻,提供的阻值从10毫欧到975毫欧,是一种针对性的产品,它的特点是能够提供相对较大的功率,比如CRCW2512-EL能够提供2W的功耗。CRCW-HP产品和其它普通的同等面积的厚膜电阻相比,能够提供的功率至少大一倍。

  Sfernice电阻

  法国品牌Sfernice电阻主要应用于工业产品中,欧洲的空中巴士、法国的高速火车,工业用电焊机等都是其主要的应用领域。其中的一个重点产品是RTO系列功率电阻,其RTO20和RTO50产品的功率分别为20W和50W。产品的特点就是体积小,RTO20和RTO50产品的封装都是TO-220,和传统的20W和50W电阻的相比,其体积至少缩小90%,该产品系列覆盖的电阻范围很宽,从10毫欧到1M毫欧,应用于工业产品、医疗仪器、测试仪器、功耗转化、大功率的电流检测、大电流的充放电电路等。

  IHLP功率电感

  IHLP代表体积小、很薄、高电流的电感,该系列产品提供不同的尺寸选择,如IHLP1616/2525/4040/5050,以及的IHLP6767。产品是铁粉压出的电感,具有磁性屏蔽保护,外形很薄,薄可以达到1.0mm厚。此外,频率响应非常好,可以达到5M频率的响应。重要的是,IHLP电感的饱和电流非常大,图5将IHLP系列和普通的电感比较,随着电流的增加,在12安培左右时,普通的开放式电感已经饱和,电感值迅速下降,而整个过程中IHLP的电感只下降了10%-15%。

  功率电感多用于电源领域,通常位于输出端的部分,这是因为输出端需要一个很大的能量输出。这类电感的应用范围包括笔记本电脑、电源、显卡、手机、数码照像机、GPS、LCD TV面板等。

  除了上述应用,IHLP功率电感还有两种新的应用,种应用是音响D类型的功率放大,目前很多的音响之所以能够实现轻薄设计,主要是因为它能够找到非常小的元器件,提供很大的输出。另一种应用就是LED驱动的彩电或投影仪,传统的投影仪体积非常大,而现在体积大大缩小,因为内部的很多元器件体积缩小但功能却更强大。

  除此之外,功率电感还可以用于噪声抑制。电感依靠自身或通过与电容相结合,滤除掉电路中的噪声。

  非线性电阻

  所谓非线性电阻是随着温度的改变,电阻值不管是在正方向还是负方向都会有一个很明显的变动。非线性电阻主要分为3部分,即PTC--正温度系数的热敏电阻、NTC--负温度系数的热敏电阻、 VDR或MLV--压敏电阻。压敏电阻分为引脚和贴片两种,引脚型叫做VDR,贴片型叫做MLV,能够吸收很大的脉冲能量。电器产品如冰柜、空调、微波炉、洗衣机等,在开关的时候会产生脉冲,此时VDR可以针对瞬间的大脉冲进行保护。而相对小型的设计(如手机)在开关瞬间产生的脉冲则应用MLV保护。

  日常的应用通常和温度有关系,当温度增加时,电阻阻值会明显减少,因此在洗衣机、冰柜、空调等应用中通常需要NTC。还有一部分设备,如笔记本电脑、投影机、数码照像机等产品,在使用时内部芯片的温度会增加,此时,NTC在线路中可以帮助实现温度补偿,使电路工作在正常状态,从而确保产品的稳定性。

  PTC热敏电阻是一种典型的具有温度敏感性的半导体电阻,超过一定的温度(居里温度)时,它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。可以用于过载保护、温度保护、温度测量及加热。

  问:电阻和电感的寿命是如何计算的?怎样作为可靠性的 指标去选择?

  答:在不同的工业标准下有不同的设定值。对电阻来说,长 时间工作后,如果它的阻值超出规定值,那电阻就失效 了。对于电感来说,要看它的直流电阻值的变化。如果 应用正确的话,通常情况下寿命可以达到20年以上。

  问:设计中如何尽量避免电磁干扰?

  答:传统上,屏蔽是通过增加一个金属罩,从而控制或使磁 通量化。直到我们的IHLP系列功率电感在1999年 引入市场。这是因为它由铁粉构筑并且处于高压环境下, 当IHLP系列功率电感运行时,磁通量被限制在器件内部。 除了铁粉特性,它还有助于热量分散。这使它能够提供 更好的热分级电流。

  问:选择滤波电感的依据是什么?

  答:滤波电感的选择要看应用频率的大小,关键的参数有Q 值、感值及SFR系数。

  问:在高频电路中发现有电感连接模拟地和数字地,其作用 是什么?

  答:一般是用磁珠的方式,可减少对高频信号的电磁干扰。

  问:排阻怎样抵消温度?

  答:通常,排阻是由相同批次生产的电阻构成的,例如相同 的生产机器、相同的条件和环境。因此,在排阻中各个电 阻的电特性相同。当排阻被安放到PCB上时,无论周围 的温度如何变化,排阻中电阻的温度系数将会向同一个 方向变化。这将产生一个偏移量效应,尤其是当排阻位 于电压除法电路上时。

  问:电流感应电阻如何帮助提高DC/DC转换电路电源管理 的性能?

  答:在电流检测应用中,电阻的长期稳定性、温度稳定性对 检测得到的信号的准确度是至关重要的,WSL/WSR系列 充分满足了这些要求。稳定的阻值可以提高DC/DC反 馈的准确程度,使产品的性能提高。

  问:磁珠与电感的区别是什么?

  答:磁珠由氧磁体组成,电感由磁芯和线圈组成,电感有很 好的储能作用。

  问:MELF电阻的优势在哪里?

  答:更高的稳定性、可靠性,以及对电流的耐冲击性能。

  问:电阻/电感元件容易受到环境温度影响吗?选择时有哪 些注意事项?

  答:会,而且影响比较大,要注意温度不能超过规定的 操作温度。

  问:与其它电阻技术相比,Z箔技术具有哪些优点?

  答:箔电阻在电阻公差和温度系数方面表现俱佳。它们可以 将公差降至0.01%,温度系数降至0.1ppm/K。通常,箔电 阻应用于高设备和工业产品上。

  问:PCB布线有哪些需要特别注意的地方?

  答:需要注意的方面较多,比如大面积的铺地,区分模拟电路 与数字电路,感性负载要尽量远离高频数字源等。

  问:如何解决阻抗匹配的问题?

  答:阻抗匹配的问题多见于高频应用,因为电阻并不是一个 完全理想器件,所以在高频应用环境中如果选择普通电 阻经常会得不到满意的效果,针对这类问题,可以选用 高频电阻。

  问:电感和电源的纹波之间有什么关系?是不是电感越大, 纹波越小?

  答:电感越大,对波纹的吸收越好。通常,电感和电容协同工 作来提供的性能。

  问:影响电阻和电感的因素有哪些?

  答:对于电阻来说,应用的功率和环境温度会大大影响电阻 的,所以在选型上要多了解电阻的性能。对于电感 来说,不是主要参数,可不做考虑。

  问:在无反馈的DC/DC电路中,如何避免电阻/电感的漂移 引起输出电压的漂移?

  答:尽量选用温差和误差小的电阻以及低DCR的电感。

  问:电感能允许的电流是如何设置的?

  答:与DCR值和温升有关,一般情况下是温度升高40度时 通过的电流。

  问:如果在线路入口处加电感的话,如何避免电感与电容形 成振荡?

  答:当端口电压与端口电流同相时,电路处于谐振状态,使 用谐振频率公式确定。

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