电阻

物理概念
电阻的特性及用途
电阻阻值计算
电阻的阻值、颜色及标注
- 1、电阻阻值表
- 2、电阻颜色
- 3、标注
电阻选型的相关参数
- 1、电压
- 2、功率
- 3、温度系数
- 4、功率系数
- 5、高频特性
- 6、寿命
- 7、电阻的抗浪涌特性
电阻的失效比例
电阻选型时,需要遵守4条准则
电阻的应用场景
- 1、开关电源的反馈电阻设计
- 2、上下拉电阻

物理概念

“电阻”( Resistance)有两种概念:一种是物理概念,即一个描述物体导电能力的物理量;另一种是指电阻器( Resistor)。电阻的单位是欧姆,一般用Ω表示。

电阻的特性及用途

电阻阻值计算

欧姆定律：

电阻的阻值与导体的材料、形状、体积及周围环境等因素有关。电阻值R与长度L成正比,与横截面积S成反比,与p电阻率成正比，即

电阻率的国际单位制(SI)是欧姆米(Ωm)。常温下,一般金属的电阻率与温度的关系为

式中,p为0时的电阻率;α为电阻温度系数( Temperature Coefficient of Resistance,TCR);t为温度单位为℃。

电阻的阻值、颜色及标注

1、电阻阻值表

2、电阻颜色

表贴电阻的底部是白色,是其陶瓷基底的颜色,贴片时所说的不能翻白就是指电阻的白色陶瓷基底不能朝上,应该保持电阻的陶瓷基底那一面面对PCB,让电阻黑色那一面朝上。电阻正面中间黑色带电阻代码,方便识别贴片电阻大小;两头是锡面,银白色,方便焊接。电阻背面中间是高纯度氧化铝基板,两头同样是锡面。一般贴片电阻的保护层那一面都是黑色,但是也有些厂家的精密低温漂电阻会换成其他颜色。

插装电阻:蓝色通常代表金属膜电阻,灰色通常代表氧化膜电阻,黄色或土黄色通常代表碳膜电阻,棕色通常代表实心电阻,绿色通常代表线绕电阻,红色、棕色通常代表无感电阻。对此内容并没有强制规定,但电阻厂家一般会遵循上述颜色约定。国产型号RJ,第一个J代表金属膜,第二个J代表精密。

3、标注

电阻选型的相关参数

1、电压

电阻的工作电压参数有两个:额定功率对应的工作电压和最大工作电压。电阻两端能够达到的电压值取于额定功率对应的工作电压与最大工作电压两者之中的更小的值。电阻的电压降额是针对两者之中的更小的值来进行的。

电阻厂家技术手册中列出的最大工作电压(Max. Working Voltage或Max. Overload Voltage)
== 注意：一般来说,不管什么电阻类型,最大工作电压都按照75%进行降额。==

2、功率

电阻的功率分为稳态功率和瞬态功率,相应的降额也分为稳态功率降额和瞬态功率降额。

稳态功率降额是在相应的工作温度下的降额,即是在元器件符合曲线所规定环境温度下的功率的进一步降额,采用式进行计算功率参考公式为：

当环境温度低于额定温度时(T<T),可以施加60%额定功率,不需要考虑温度降额。当环境温度高于额定温度时,需要考虑温度降额,应该进一步降额功率使用,具体降额功率参考公式为：

3、温度系数

电阻温度系数(简称温漂)是指当温度改变1℃时,电阻值的相对变化,单位为ppm/℃。
假如一个电阻的温度系数是+100ppm就表示温度每升高1℃,电阻增大001%。同样,负温度系数表示电阻的阻值随温度的升高而减小。

4、功率系数

根据焦耳效应,当电流通过电阻时,电阻会产生相关的热量。对于精密电阻,独立的电阻温度系数不能表示实际的阻值改变量,因此另外一种参数被用于描述电阻阻值随自身功率变化的特性—电阻功率系数。电阻功率系数通常定义为:电阻功率每改变1W,阻值的相对变化量,单位为ppm/W;或者额定功率下,阻值的总的相对变化量。金属箔功率电阻在额定功率下的功率系数是5 ppm/W典型值或4ppm/W典型值。例如,在金属箔功率电阻的电阻温度系数为0.2ppm℃,电阻功率系数为4pm/W,温度改变量为50(从+25℃到+75℃),功率改变量为0.5W时,相应的电阻改变量△R/R=50×0.2+0.5×4=12(ppm)。

5、高频特性

电阻高频等效电路

根据电阻的高频等效电路,可以方便地计算出整个电阻的阻抗,即

式中,Cp为寄生电容;Lp为寄生电感;w为角频率,w=2可f(为工作信号的频率)。

根据上图描绘电阻的阻抗绝对值与频率的关系,低频时电阻的阻抗是R,然而当频率升高并超过一定值时,寄生电容的影响成为主要的,将引起电阻阻抗的下降。当频率继续升高时,由于寄生电感影响,总的阻抗上升,寄生电感在很高的频率下代表一个开路线或无限大阻抗。

不同的电阻由于结构不同,导致寄生电感和寄生电容也会不同。非线绕电阻的寄生电感通常于线绕电阻。

6、寿命

电阻的寿命（老化）就是电阻的性能随着时间的推移而发生的性能的改变,即在常温常压下,放在货架上,经过比较长的时间(如1年)后电阻的变化。老化常用 ppm/year来表示。老化是一个不可逆的过程,就像人衰老一样,再也恢复不到原来的状态。

7、电阻的抗浪涌特性

电阻的失效比例

电阻选型时,需要遵守4条准则

(1)电阻的实际功率最大不能超过额定功率的50%;
(2)电阻在实际使用时,室内机温度应小于80℃,室外机温度应小于90℃;
(3)电阻的工作电压应小于额定电压
(4)在强电电路中使用,且电阻温升小于15K时应选用玻璃釉电阻或金属釉电阻,电阻温升大于15K时应选用氧化膜电阻。

电阻的应用场景

1、开关电源的反馈电阻设计

要求：使用芯片LMZ14203 Vin:12V，Vout: 8V±2%。
以下摘录部分LMZ14203 datasheet中的内容：

1）. 根据datasheet得知根据调整Rfbt与Rfbb的比值可调节输出电压；
将推荐值带入公式：0.8*（1+5.62/1.07） = 5.00V

电阻型号：5.62kΩ±1%和1.07kΩ±1%，通过计算可得输出电压范围在5.09V~4.92V之间。

2）. 根据要求得8V = 0.8*(1+R1 / R2) <==> R1 = 9*R2, 设R2 =2k，得R1 = 18k，但是E96没有18k电阻，所以用两个电阻进行替换。

电阻型号：2kΩ±1%、17.8kΩ±1%和200Ω±1%，输出电压范围在8.145V ~ 7.857V之间，理论值满足要求的8.16V ~ 7.84V之间。

结论：
1.在考虑电阻选型时需要将电阻误差值一并考虑；
2.当电阻值不存在时，可以通过两个电阻串联进行替代；
3.在实际工况下输出电压可能会超过理论范围内，所以需要根据指标留有余量。

2、上下拉电阻

1）.I/O中的OC/OD

OC门（开漏极输出）/OD门（开漏极输出）：
R58、R61为上拉电阻
当外部没有上拉电阻时 NPN输入低电平，则输出低电平；当输入高电平时，则输出为浮空；
当外部有上拉电阻时 NPN输入低电平，则输出低电平；当输入高电平时，则输出为高电平；

上下拉电阻的用途：
1.维持输入引脚处于稳定状态；
2.增强电路抗干扰能力；
3.实现电平转换；
4.阻抗匹配；
5.增加输出引脚的驱动能力。

上下拉电阻阻值的选型原则

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