【導(dǎo)讀】在現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)中,貼片電阻經(jīng)常是電子產(chǎn)品內(nèi)部最多的器件,而它們卻又經(jīng)常被我們所忽視,導(dǎo)致各種不可預(yù)測的產(chǎn)品故障出現(xiàn)。電源設(shè)計中,電阻的選型以及布局也至關(guān)重要,本文將為你介紹電源設(shè)計中的電阻細節(jié)。
在現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)中,貼片電阻經(jīng)常是電子產(chǎn)品內(nèi)部最多的器件,而它們卻又經(jīng)常被我們所忽視,導(dǎo)致各種不可預(yù)測的產(chǎn)品故障出現(xiàn)。電源設(shè)計中,電阻的選型以及布局也至關(guān)重要,本文將為你介紹電源設(shè)計中的電阻細節(jié)。
也許你曾經(jīng)試過,產(chǎn)品在客戶使用一段時間后,電路卻無緣無故失效,電路有可能看起來完好無損,也可能燒毀了一大片。在你絞盡腦汁都找不到問題的時候,不妨先將目光放到那些小小的貼片電阻上面。
兩個關(guān)鍵參數(shù)和降額曲線
先來看看某廠家五種常用封裝電阻的參數(shù)表。其中表中有兩個值:額定工作電壓和最大工作電壓。
表1
額定工作電壓是與功率掛鉤的,計算公式是:
V = √R*P
而最大工作電壓是在額定功率下,該電阻可以承受的最大電壓。但是要注意!看下面這個圖??梢钥闯鲱~定功率是在最高環(huán)境溫度70℃的條件下標(biāo)注的(不同廠家,系列可能有微小區(qū)別,在設(shè)計之初和問題查找的時候應(yīng)該核實清楚。)
圖1 電阻溫度降額曲線
注意事項:
1、設(shè)計和使用貼片電阻時,當(dāng)最大功率超過其額定功率,其可靠性會降低。一般按額定功率的70%降額設(shè)計使用。當(dāng)環(huán)境溫度超過70℃時,必須進一步降額。
2、工作電壓一般按最高額定電壓的75%降額設(shè)計使用。瞬態(tài)電壓不能超過最大工作電壓,否則有擊穿的危險。
3、對于電阻值小于1Ω電阻,電阻的關(guān)鍵參數(shù)為額定電流和最大工作電流,而不是額定電壓與最大工作電壓。使用此類電阻時,電阻流過電流大,建議直接使用電流有效值計算電阻的實際工作功耗。
電阻在過功率的情況下,一般會出現(xiàn)兩種情況:
1、瞬時過功率:電阻外觀基本沒有變化,但是電阻已經(jīng)開路。
2、長時間過功率:電阻溫度極高,其阻值發(fā)生變化,如果在惡劣的條件下,就會燒毀開路。
圖2 瞬間過功率損壞,外觀基本沒變化,其實已經(jīng)開路
圖3 長時間過功率,電阻高溫直接碳化燒毀
PCB布板也有講究
貼片電阻的另外一種常見的損壞是機械損傷后呈開路狀態(tài),后續(xù)導(dǎo)致電路異常(器件外觀有可能正常)。下面是幾個小建議:
1、如果是手折板的話(極少使用,無法機器分板,毛刺大),貼片電阻長度方向平行于PCB板邊,零件受的應(yīng)力小;如果是V-CUT的話,貼片器件長度方向垂直于PCB邊,零件破裂可能性較小。
2、元件如果與連接處垂直,到連接處的距離建議要≥4mm,若平行,距離建議要≥1.5mm。
3、在成本允許的情況下,適當(dāng)加厚PCB板厚度,特別是面積比較大的板子。(下面是兩個簡單的示意圖,實際情況請實際分析。)
圖4 手折板簡單示意圖
圖5 V-CUT板簡單示意圖
合理減少種類
下圖是兩顆電極氧化了的貼片電阻(電極表面有點黑),別看它們現(xiàn)在好好的,一旦電路進入了惡劣的工作狀態(tài)(高溫高濕),電阻就會因為虛焊而使電路工作在不可預(yù)測的狀態(tài),繼而損壞。
圖6 氧化的電阻
除了要保證采購的電阻在保質(zhì)期內(nèi)和倉庫提供合適的保存環(huán)境(具體參照實際產(chǎn)品手冊)以外,我們工程師作為使用者,也盡可能減少使用特殊阻值的電阻,以減少這種風(fēng)險。
盡管貼片電阻以性能穩(wěn)定著稱,但是如果我們能在每次使用之初,都不厭其煩的回憶一些細節(jié),就可以盡可能減少小概率事故的發(fā)生,大大提高產(chǎn)品穩(wěn)定性。