• 电阻知识点


    个人学习记录用:

    1.贴片电阻

    1.1 电阻阻值

    常用电阻阻值表:

    电阻阻值是离散的,并不是所有阻值的电阻都有生厂,要根据需求进行选择,
    常用电阻阻值表如下:

     

    阻值表来源:

    电阻标准由 IEC(国际电工委员会)制定,标准文件为 IEC60063 和 EN60115-2。
    电子元器件厂商为了便于元件规格的管理和选用,同时也为了使电阻的规格不至太多,采用了统一的标准组成的元件的数值。
    电阻的标称阻值分为 E6、E12、E24、E48、E96、E192 六大系列,分别使用于允许偏差为±20、±10%、±5%、±2%、±1%、±0.5%的电阻器。其中以 E24 和 E96 两个系列为最常用。
    “E”表示“指数间距”(Exponential Spacing),它表明了电阻阻值是由公式计算出来的。

    字母 n 指的是 E24,E96 等标准中的数值 24 和 96,m 的取值范围为 0~n-1;这样,E24 有 24 个基准值,E96 有 96 个基准值,这些基准值再乘以 10 的 x 次方,就可以得到各种各样的电阻值了。

     

     1.2 电阻丝印

    封装 0603 以上的电阻(包含 0603)在表面都印有丝印。
    丝印展示出了 2 层意义:阻值大小和精度
    常用电阻丝印一般有这几种情况:
    1) 带有三位或者四位数字的丝印
    2) 带有字母“R”的丝印
    3)   带有数字和 R 之外字母的丝印


    带有三位或者四位数字的丝印
    三位数字表示 5%精度的,四位数字表示 1%精度的,前面几位表示数值,最后一位表示 10 的 x 次方。
    例 1:丝印为“103”,则:𝑆 = 10 ∗ 10^3 = 10𝐿𝛺,5%精度
    例 2:丝印为“1003”,则:𝑆 = 100 ∗ 10^3 = 100𝐿𝛺,1%精度


    带有字母“R”的丝印
    带字母”R”的电阻一般阻值较小,精度多为 1%,不过也不绝对,可以把 R 看作是小数点,前边的数字
    为有效值。
    例:丝印为“22R0”,将 R 看作小数点,前面的 22 表示有效值,读数为 22.0Ω,即精度为 22Ω的 1%精度电阻。


    带有数字和 R 之外字母的丝印
    这种电阻丝印在 0603 封装中比较常见,精度为 1%,与之对应的标准为 E-96。
    E-96 规定:用两位数字加一个字母作为丝印,实际阻值可以通过查表来获取,两位数字表明了电阻数值,字母表明了 10 的 x 次方,也需要查表。

    例:丝印为“88A”,从下表知,“88”代表 8.06,A 代表10 2 ,即阻值:8.06 ∗ 10 2 = 806𝛺。

     

     

    1.3 电阻精度

    电阻的精度一般用字母表示:
    T:±0.01%
    A:±0.05%
    B:±0.1%
    D:±0.5%
    F:±1%
    J:±5%

    K:±10%
    最常用的精度是 1%和 5%
    一般场合使用 5%精度,有精度要求的使用 1%电阻,比如 DCDC,电流采样,特殊要求的根据实际情况选择更高精度的。

    1.4 电阻的封装

    封装的命名是根据电阻的实际尺寸来的—英寸单位
    例子:0402 实际尺寸:1mm*0.5mm, 0.04 英寸*0.02 英寸 ,0402
    常用的电阻封装有:
    01005、0201、0402、0603、0805、1206、1210、1218、2010、2512
    目前一般电子产品主要用 0402,0603 封装的,要求功率高点的用 1206 的,手机或者穿戴设备会用到更小封装,比如 01005,0201 等。

    1.4 电阻的功率

    电阻的额定功率与封装:

    电阻的额定功率主要由封装决定,但也不是绝对的,还跟电阻的工艺(薄膜还是厚膜),品牌,阻值大小等有一定关系。
    如果上网查功率与封装的关系的话,会有一些网友给出功率与封装表格,那并不一定总是正确的,使用时需要谨慎。
    下面列一些厂家的电阻与额定功率的关系表格。

    同一封装,不同品牌的电阻功率可能不同。
    同一封装,不同精度的电阻功率可能不同。
    同一封装,不同阻值的电阻功率可能不同。 

    电阻的额定功率与温度的关系:

    需要注意的是,上一小节提供的额定功率是在 70℃条件一下的,如果温度超过 70℃,其额定功率是会下降的。
    并且,R01005 和 R0201 比其它封装电阻的额定功率,随温度升高有下降得更快的趋势。
    R01005 和 R0201 电阻的工作温度范围是-55℃~125℃,R0402 及其以上工作温度范围为:-55℃
    ~155℃。
    如下图是贴片电阻的负荷(额定功率)下降曲线。

     

    1.6 电阻的额定电压

    电阻是有额定耐压值的,不能超过额定耐压值使用。
    1、材质相同(厚膜)的额定电压,各品牌相差不大。
    2、材质不同,额定电压有差别,薄膜要比厚膜要低。
    3、封装越大,额定电压升高。

     1.7 电阻的温漂


    电阻温度系数 TCR:


    电阻温度系数(temperature coefficient of resistance 简称 TCR)表示电阻当温度改变 1 摄氏度时,电阻值的相对变化,单位为 ppm/℃,ppm(part per million)百万分之几。
    温度系数= (R-Ra)/Ra ÷ (T-Ta) × 1000000
    Ra: 基准温度条件下的阻值
    Ta: 基准温度 20℃
    R: 任意温度条件下的阻值
    T: 任意温度
    一般常用电阻温度系数的范围为:-200~500ppm/℃

    电阻温漂影响:

    例:100ppm/°C 电阻温度系数的贴片电阻器,从基准温度 20°C 到 100°C 时的阻値变化率是?
    阻值变化率=温差*温度系数/100 万=(100-20)*100/1000000=0.8%

     

    1.8 0Ω 电阻


    0Ω电阻的作用:


    1、方便测试电流
    2、兼容设计,跳线
    3、模拟地,数字地分开,单点接地
    4、占个位置(可换成其它阻值的电阻,也可换成磁珠)
    5、做电路保护,充当低成本熔丝


    0Ω电阻阻值多大:


    根据电阻标准文件 EN60115-2,0Ω电阻实际最大阻值 10mΩ,20mΩ,50mΩ可选,实际查询各个厂家,普通 0Ω电阻的阻值最大可达 50mΩ


    0Ω电阻过流能力:


    需要注意的是,不同厂家的 0Ω电阻过流能力并不相同,可从下表看出:

    如果需要能过超大电流的 0Ω电阻,也是有的,只不过这种电阻就不常规,如下图罗姆的超大过流能力的 0Ω电阻,单个可达到 20A-60A,阻值最大只有 0.5mΩ,不过价格也非常贵。 

    2. 电阻思考

    2.1 0Ω电阻到底能过多大电流啊


    这个问题想必每个硬件工程师都查过,与之相关的还有个问题:0Ω 电阻阻值到底多大?这两个问题本来是很简单的问题,答案应该也是明确的。问题出就出在网上网友给出的答案都不尽相同,有人说 0Ω电阻其实是 50mΩ,有人说没那么大,是 20mΩ。有的说 0603 只能过 1A 电流,有的说可以过 1.5A。
    那么到底是多大呢?下面我们一步一步来看。

    0Ω电阻阻值大小:
    我专门去查了下电阻的标准,根据 EN60115-2 电阻标准文件

    里面是这么说的,0Ω电阻的阻值是 0Ω,但也会有偏差,0Ω最大电阻偏差有三种可以选择,分别是10 毫欧,20 毫欧,和 50 毫欧。也就是说 0Ω电阻偏差可以允许有多种偏差,那么主要看就看电阻厂商做哪种了。
    我下载了几大品牌的,罗姆,国巨,光颉的普通 0Ω电阻规格书查看了下,他们标注的的 0Ω电阻,最大阻值都是 50 mΩ。
    所以,可以得出结论,常用的普通 0Ω电阻阻值最大不超过 50mΩ。 

    0Ω 电阻的过流能力:
    网上会有一种观点,说 0Ω 电阻的电流是根据功率算出来的,电阻按照 50 毫欧来算。这样的话,
    0805 的电阻功率一般为 1/8W,算出额定电流应该是 1.58A,但是我们查规格书发现,几大品牌的都是2A,与计算出来的有些出入。
    几大厂家的普通 0Ω 电阻额定电流如下:

    可以看出,几大厂家的 0Ω电阻的额定电流还是有差别的,不尽相同。我建议综合各家的,按照最小值来选,这样就不论什么品牌,都不会超规格设计了。 

    额定电流综合之后表格如下:

     

    我们看到,常规的电阻的电流都不大,按照综合后的最小值,最大的也就 2A,如果设计电路时发
    现,我要用 3A 或 4A 的 0Ω 电阻,那怎么办呢?其实很简单,可以用 2 个 0Ω 电阻并联起来就行了。
    可能会觉得奇怪,怎么有的封装变大了,但是过流并没有增加呢?例如 0805 和 1206 都是 2A,这里呢,应该是额定电流虽然没有增加,但是瞬间电流应该是能过更大了。如果你打开国巨的电阻规格书,你会发现它写了 2 个参数,一个是额定电流,一个是最大电流,额定电流都是 2A,但是最大电流 0805 是5A,1206 是 10A。

    注:Jumper 就是 0Ω 电阻(标准文件就是这么写的,如下图) 

    特殊大额定电流的 0Ω 电阻:
    如果是更大的电流,也是电阻可选的,不过这些电阻就不常规了,比如这个罗姆的超低阻值电阻,最 大阻值 0.5 毫欧,小了 100 倍,额定电流更是达到了 20 多安,但是呢,价格非常贵,要好几毛钱,而普通电阻一分钱能买好几个。

    2.1 一个小知识 --常用电阻阻值表怎么定的


    说到电阻,都知道电阻阻值不是任意的,那么你知道电阻是咋定的吗?
    当你发现有 4.99K 的电阻,有 5.1K 的电阻,但是没有 5K 的电阻的时候,有没有感叹这是哪个脑残定的阻值哦!
    下面就来说一说“电阻值是怎么定的?”
    阻值标准:
    电阻标准由 IEC(国际电工委员会)制定,标准文件为 IEC60063。 

    我们常用的阻值标准由 E24 和 E96 两种。 E24 是 5%精度的,数量较少,E96 是 1%精度的,数量较多(当然,如果某种电阻阻值是 5%精度的,肯定能找到同阻值 1%的,反之则不一定)。
    E24、E96 啥意思呢?
    请看下面的公式:

    24 或 96 就是公式中的字母 n 的值,m 的范围为 0≤m≤n-1,这样代入公式计算会得到 n 个基准
    值。
    所以,E24 有 24 个基准值,E96 有 96 个基准值,这些基准值再乘以 10 的 x 次方,就可以得到各种各样的电阻值了。

    这样表述不够直观,请看下表:

    2.3 电阻的温度系数需要考虑么


    本文的目的主要是为了提醒朋友们“电阻是有温漂的,而且还不小”。
    一般我们设计电路的时候,只会考虑到封装,功率,很少会提电阻的温度特性,其实常用的电阻的温漂还是挺大的,就算咱一般不考虑,还是得了解下,避免入坑。


    温度系数 TCR
    电阻温度系数(temperature coefficient of resistance 简称 TCR)表示电阻当温度改变 1 摄氏度时,电阻值的相对变化,单位为 ppm/℃,ppm(part per million)百万分之几。

     TCR大小:

    我们用得最多最便宜的电阻应该是厚膜电阻了,其温漂大小可参考国巨,如下图。

    可以看到,常规 0402、0603 的电阻的 TCR 是 100-200ppm 左右,不过看到这个貌似也没啥感觉,那换个问题:
    100ppm 的电阻,温度从 20 摄氏度升高到 100℃,阻值变化可能达到多少呢?
    阻值变化率=温差*温度系数/100 万=(100-20)*100/1000000=0.8%
    如果是 200ppm 的电阻,那么变化率就是 1.6%

     

    需要提一点的是,这个 100-200ppm/℃也不是绝对的,翻开其它厂家的规格书,偏差也不尽相同,也有达到 300-400ppm/℃,跟阻值大小,封装大小等都有一定的关系。
    总之大致可以看出,常规环境使用的情况下,粗糙估的话,电阻温漂造成的电阻变化在 1%左右,需不需要考虑这个特性那就要看做啥产品了。

    低温漂-薄膜电阻:
    如果需要考虑电阻温度系数,及需要使用 TCR 值低的电阻,市场上也有大把的。
    一般薄膜电阻的温度系数比较低,比如下面国巨薄膜电阻的几个系列的温度参数。

    2.4 瞬间功率很大,电阻会烧坏不?


    电阻瞬间功率过大,或者是电压过大,会不会烧坏?
    这个有什么用呢?
    其实主要是在一些开关电路,在开关的时候,因为寄生电容或是电感的存在,可能会对电阻有一个瞬间的冲击。
    这个瞬间,电阻功率可能会很大,如果还以电阻额定功率来限制的话,就有点强人所难了。 

    电阻也一样,瞬间功率超过电阻的额定功率,只要超过的时间够短(剂量不够),并不一定会烧坏电阻。
    那如何衡量这个能力呢?
    我们打开下面这个链接就知道了

    https://www.yageo.com/zh-CN/Download/Index/technical_documents?target=target_title#r_chip
    这是国巨 YAGEO 的官网,里面就有电阻耐冲击的文档,可以自行下载

     

     

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