内阻器的种类有好多,一般可分为三大类:固定内阻、可变内阻、特殊敏感类内阻。
1.固定内阻器
固定内阻根据制做材料和工艺的不同,主要分为以下几类:
固定内阻器有多种类型,选择哪一种材料和结构的内阻器,应依照应用电路的具体要求而定,其中贴片内阻最为常用。
固定内阻选型须要注意什么参数:
(1)标称电阻
产品上标示的电阻,单位为欧,千欧,兆欧,标称电阻都应符合下表所列数值除以10n倍(n为整数)。
(2)准许偏差
内阻和电位器实际电阻对于标称电阻的最大容许误差范围,它表示产品的精度。容许偏差的等级如下表所示:
在设计中不要盲目的追求内阻本身的精度,虽然高精度的内阻受环境的影响,也会超出其范围。所以应当愈发的关注可靠性试验的指标。目前选择阻值的精度不建议超过0.1%,常用的厚膜内阻都是5%,1%以上精度要求内阻,建议选用厚膜内阻;1%以下精度要求内阻,建议选用薄膜内阻。
在规定的环境湿度和温度下,假设周围的空气不流通,在常年连续负载而不受损或基本不改变性能的情况下,内阻器上容许消耗的最大功率,通常选用其额定功率比它在电路中消耗的功率高1-2倍。额定功率分19个等级,常用的有0.05W、0.125W、0.25W、0.5W、1W、2W、3W、5W、7W、10W。
(4)最高工作电流
内阻在常年工作不发生过热或电击穿受损时的电流。假如电流超过规定值,内阻器内部形成火花,造成噪音,甚至损毁。
(5)稳定性
稳定性是评判内阻器在外界条件(气温、湿度、电压、时间、负荷性质等)作用下阻值变化的程度。
室温系数a,表示气温每变化1度时,内阻器电阻的相对变化量;
电流系数av,表示电流每变化1伏时,内阻器电阻的相对变化量。
(6)额定工作气温
各类具体机型的内阻器都有规定的额定环境工作气温范围,在实际使用中不应超出规定的环境工作气温范围。
目前TCR小的阻值器只有薄膜内阻,通常情况下,碳膜与陶瓷内阻器TCR为负,对于低TCR设计,首选推荐10ppm。不同材料内阻的TCR有很大的变化,大致范围可以从下表看出:
固定内阻选型建议:
1.高频电路应选用分布电感和分布电容小的非线绕内阻器,比如碳膜内阻器、金属内阻器和金属氧化膜内阻器等。
2.高增益小讯号放大电路应选用低噪音内阻器,比如金属膜内阻器、碳膜内阻器和线绕内阻器,而不能使用噪音较大的合成碳膜内阻器和有机实心内阻器。
3.线绕内阻器的功率较大,电压噪音小,耐低温,但容积较大。普通线绕内阻器常用于低频电路或中作限流内阻器、分压内阻器、泄放内阻器或大功率管的展宽内阻器。精度较高的线绕内阻器多用于固定衰减器、电阻箱、计算机及各类精密电子仪器中。
4.所选内阻器的额定功率,要符合应用电路中对内阻器功率容量的要求,通常不应随便加强或降低内阻器的功率。若电路要求是功率型内阻器,则其额定功率可低于实际应用电路要求功率的1~2倍。
5.不选用各分类内阻器的极限尺寸。如内阻用具体系列中的最大最小电阻的边沿尺寸。
6.外加挠度下内阻值飘移应在电路要求的范围内,同时还应考虑老化诱因。应给出设计裕度(通常为电路要求变化范围的一半,如电路要求可在±10%范围内变化,应选择在±5%内变化的内阻器)。
7.降额使用是提升内阻器工作可靠性和寿命的最重要手段。内阻的功率取决于封装的大小,薄膜内阻的功率很小,通常大于1W,内阻在使用时,一定要对功率进行降额。不同类别的内阻具有不同的绝缘介质和自愈机制,对承受挠度(主要是工作电流、消耗功率和工作环境湿度)的降额程度要求有差别,但通常都在0.6倍额定承受挠度下使用,不超过0.75倍。
降额曲线如右图所示:
当工作环境湿度低于70°C时,应在原使用基础上再进行降额。
8.贴片内阻封装规格选择
贴片内阻外观容积的大小,常用有9种封装规格,不同的封装规格,它的额定功率也不一样。贴片电容的封装规格和贴片内阻一样。
贴片内阻的封装规格用4位的整数表示。后面两位表示贴片阻值的宽度,前面两位表示贴片阻值的长度。按照宽度单位的不同有两种表示方式,即美制表示法和公制表示法。诸如:0603是美制表示法,表示厚度为0.06英寸,长度为0.03英寸;又如:1005是公制表示法,表示厚度为1.0毫米,间距为0.5毫米。业内的惯例是用美制表示。目前最小的贴片内阻为0201电阻型号规格,最大的为2512。
贴片内阻封装规格表
2.可变内阻器
可调内阻有3个引脚,其中有两个定片引脚和一个动片引脚,还有一个调整旋钮,可以通过它改变动片,进而改变可变阻值的电阻。主要用于改变和串联元件的电压和电流。
可变内阻器主要分为:
1.(电位器或分压计),这是一种三端口元件。电位器被中间抽头分成两个阻值,通过中间抽头可以改变两个内阻的电阻,就可以改变分得的电流。
2.(变阻器),虽然就是电位器,惟一的区别就是变阻器只须要用到两个端口,纯粹一个可以精确调整电阻的阻值。
3.(微调器),虽然也是电位器,只不过不须要时常调整,比如设备出厂的时侯调整一下即可,一般须要用螺栓刀等特殊工具能够调整。
可变内阻选型主要参数及注意问题:
(1)标称电阻
可变内阻器的标称电阻是它两根固定引脚之间的电阻。
(2)额定功率
指正常工作时可承受的功率,其值为可变内阻两端的额定电流除以额定电压,若工作功率小于其额定功率,则有可能会导致元件的毁坏
(3)符合度
又叫符合性它是指可变内阻器的实际输出函数特点和所要求的理论函数特点之间的符合程度。它用实际特点和理论特点之间的最大误差对外加总电流的百分率表示,可以代表可变内阻器的精度。
(4)区分力
区分力决定于可变内阻器的理论精度。对于线绕可变内阻器和线性可变内阻器来说,辨别力是用动触点在定子上每联通一匝所造成的阻值变化量与总阻值的比率表示。对于具有函数特点的可变内阻器来说,因为定子上每一匝的内阻不同,故区分力是个变量。此时,可变内阻器的区分力一般是指函数特点曲线上斜率最大一段的平均区分力。
(5)滑动噪音
是可变内阻器特有的噪音。在改变阻值值时,因为可变内阻器阻值分配不当、转动系统配合不当以及可变内阻器存在接触内阻等诱因,会使动触点在内阻体表面联通时,输出端除有有用讯号外,还伴有随着讯号起伏不定的噪音。对于线绕可变内阻器来说,不仅上述的动触点与定子之目的接触噪音外,还有区分力噪音和短接噪音。鉴别力噪音是由阻值变化的阶梯性所导致的,而短接噪音则是当动触点在定子上联通而短接相邻线匝时形成的,它与流过定子的电压、线匝的阻值以及动触点与定子间的接触内阻成反比。
(6)机械寿命
可变内阻器的机械寿命称作锈蚀寿命,常用机械耐久性表示。机械耐久性是指可变内阻器在规定的试验条件下,动触点可靠运动的总次数,常用“周”表示。机械寿命与可变内阻器的种类、结构、材料及制做工艺有关,差别相当大。
可变内阻怎么选择:
1.通常倘若应用在高增益放大电路中,建议可选用噪音电动势小的内阻器,比如碳膜可调内阻器、金属膜可调内阻。
2.在高频电路中的内阻器要求其分布参数越小越好。不过若果在一些高达数千兆赫的高频电路中当中,其线绕内阻远远是不能所兼容运行的,因而则须要选用的是金属氧化膜内阻器。并且在超高频电路中,应选用超高频碳膜可调内阻器。
3.其次则对电路的工作频度较高的要求情况下,则建议线绕可调内阻,由于其线绕内阻分布参数较大,可适宜在在高频电路中工作。但是在高于50kHz的电路中,其阻值的分布参数对电路工作影响不大,前置推荐可选用线绕可调阻值。
4.选用替换的可调内阻要考虑密封类型,若使用于环境气温变化较大场合,建议选用高精度的微调内阻
3.特殊敏感类内阻器
3.1热敏内阻
1.(PTC热敏内阻)在电路中的主要作用和保险丝类似,就是过流保护,区别就是保险丝是一次性的,而PTC是可恢复的,而好多时侯换保险丝是不可接受的,影响顾客体验。PTC也属于安规元件,一般要求通过认证。
热敏内阻与气温的关系图
上图是PTC的阻抗气温特点,当过流的时侯PTC发热,气温迅速上升,PTC的阻抗迅速变大,产生断路,断路后电压骤降,发热降低,体温升高电阻型号规格,PTC恢复低阻抗。因而,PTC特别适宜短时过流。
2.(NTC热敏内阻)是负气温系数敏感内阻,以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料,当气温下降时,内阻值增加,广泛用于测温、控温、温度补偿等方面。
3.(CTR热敏内阻)具有负内阻突变特点,在某一气温下,内阻值随气温的降低激剧减少,具有很大的负气温系数,常应用于温控报案。
热敏内阻参数:
(1)保持电压
选用PTC的时侯,首先要考虑设计工作电压,不能超过PTC保持电压,此时PTC可以保持低阻抗状态。PTC的保持电压会随着工作气温的下降而减少,因而,工作气温是须要考虑的重要诱因。
(2)动作电压
动作电压,即PTC步入高阻抗状态,断路保护的电压。
(3)额定电流
即PTC能承受的最大电流,超过额定电流,PTC可能会被击穿漏电,从而导致失火。为此,设计时要考虑各类情况下PTC的工作电流不能超过其额定电流。当PTC断路保护的时侯,会承受整个电源电流,PTC选型的时侯,额定电流要小于电源电流。一般考虑降额到80%,即电源电流12V,要选择耐压15V以上的PTC。在电源输入端口,须要考虑浪涌防护,此时要考虑最大的浪涌电压,除以PTC的内阻,即PTC承受的浪涌电流,不能超过PTC额定电流。
(4)额定电压
即在额定电流下,PTC能承受的最大漏电电压,漏电电压超过额定电压,PTC将会毁坏。
(5)直流内阻
PTC直流内阻的存在,会使PTC存在一定的直流压降,设计时要注意压降后的电源电流要满足要求。
和保险丝相比,PTC的额定电流和额定电压都小好多,而PTC的直流阻抗一般是保险丝的两部左右。PTC保护的时侯,实际是高内阻状态,因而会有毫安级的漏电压,而保险丝是熔断机制,切断电流通路,基本不存在漏电压。
热敏内阻怎么选型:
1.热敏内阻器重点关注耐电流能力和耐电压能力两个指标;
2.从增加成本方面考虑,应选用高居里气温和小规格器件,但是使其周围敏感元件远离5cm;
3.体温检测使用时建议选择合适的B值,但是按照检测的水温范围和T-R曲线进行选型;
4.电路保护应用时应考虑热敏内阻最小电阻是否影响电路的安全性。
3.2压敏内阻
压敏内阻(MOV)的特点与稳压三极管(Zenerdiode)、TVS类似,都属于钳位型元件,压敏阻值的作用主要用于防护电路瞬态缺相,比如浪涌。
压敏内阻的理想伏安特点
压敏内阻参数:
(1)标称电流
标称电流要确切。标称电流偏低,压敏内阻器起不到过电流保护作用,标称电流过高,压敏内阻器容易误动作或被击穿。
(2)压敏电流V1ma
压敏内阻通过1mA电压时,压敏内阻两端的电流;
(3)漏电压Ir
压敏内阻的漏电压通常是在83%的压敏电流下测得流缺相敏内阻的电压;
(4)额定工作电流
额定工作电流可以觉得是MOV能保持高阻抗状态的最高持续工作电流。按照应用场合,MOV可以分为交流和直流两种,两种场合用的元件尺寸是不一样。用于直流场合的MOV一般不能用于交流场合。
MOV的额定工作电流,交流场合考虑交流额定电流,即Vrms或Vm(ac),上图中的元件可以在有效值130V的交流电中正常工作。超过这个电流,MOV可能动作或则受损,造成电路难以工作。
(5)钳位电流
MOV是钳位型元件,遇见瞬态高压时,阻抗会增长,通过大电压,瞬态高压会被抑制,但不会降为零,而是仍然保持相对高压,一般是额定工作电流的2到3倍。选择MOV时,要注意钳位电流不能超过被防护元件的最高耐压,超过时,须要采用多级防护,比如后级加一个大功率内阻去耦,再加一颗TVS,借助TVS的低钳位电流进一步降低残压。
(6)通流容量(最大脉冲电压)
所谓通流容量,即最大脉冲电压的峰值是环境湿度为25℃情况下,对于规定的冲击电压波形和规定的冲击电压次数而言,压敏电流的变化不超过±10%时的最大脉冲电压值。
雷击或则感性负载切换等等,会形成很大浪涌电压,MOV不仅钳位住高压以外,还须要泄放浪涌电压。MOV能够承受住浪涌电压,主要和一段时间内MOV承受的能量大小有关,能量过大,MOV会过热焚毁。能量的大小,和浪涌的波形和数量有关,一般,元件的浪涌能力都按8/20us波形能测试。上图中的MOV,单个3500A的8/20us的浪涌脉冲,连续2个3000A的8/20us的浪涌脉冲,连续20个750A的8/20us的浪涌脉冲。
压敏内阻如何选型:
1.通常原则上是,按可能遭到的最大暂态浪涌电压来选择。但在实际应用中,要适当加强所选压敏内阻的通流容量;
2.压敏内阻的箝位电流应大于后级被保护电路中最大可承受的瞬态安全电流;
3.压敏内阻属于老化型的电子元元件,应用时要考虑环境、测试标准冲击次数和技巧,具体参考降额曲线;
4.在通讯电路中或低功耗电路中,要非常关注MOV结电容和漏电压,不能影响线路正常运行;
5.据悉,压敏内阻的寄生电容比较大,不能用在较高速率的讯号线上。压敏内阻的响应时间比TVS慢,对一些快速的脉冲,像ESD可能不起作用。这种也是我们须要考虑的诱因。
3.3光敏内阻
光敏内阻是一种对光敏感的器件。光敏内阻工作原理是它借助半导体的光导电特点,使内阻的内阻值随入射光线的强弱发生变化(即当入射光线提高时,它的电阻会显著降低;当入射光线减小时,它的电阻会明显减小)。
光敏内阻特点:
(1)光电流、亮内阻
光敏内阻器在一定的外加电流下,当有光照射时,流过的电压称为光电流,外加电流与光电流之比称为亮内阻,常用“100LX”表示。
(2)暗电压、暗内阻
光敏内阻在一定的外加电流下,当没有光照射的时侯,流过的电压称为暗电压。外加电流与暗电压之比称为暗内阻,常用“0LX”表示(用亮度计检测光的强弱,其单位为拉克斯lx)。
(3)最高工作电流
指光敏内阻器在额定功率下所容许承受的最高电流
(4)灵敏度
灵敏度是指光敏内阻不受光照射时的内阻值(暗内阻)与受光照射时的内阻值(亮内阻)的相对变化值。
(5)额定功率
额定功率是指光敏内阻用于某种线路中所容许消耗的功率,当气温下降时,其消耗的功率就增加。
怎么选用光敏内阻器:
选用光敏内阻器时,应首先确定应用电路中所需光敏内阻器的波谱特点类型。若是用于各类光电手动控制系统、电子拍照机和光报案器等电子产品,则应选定用可见光光敏内阻器;若是用于红外讯号测量及天文、军事等领域的有关手动控制系统、则应选用红外光光敏内阻器;若是用于紫外线侦测等仪器中,则应选用紫外光光敏内阻器。
3.4力敏内阻
力敏内阻是一种能将机械力转换为联通号的特殊器件,它是借助半导体材料的压力内阻效应制成的。主要用于各类张力计、转矩计、加速度计、半导体传声器及各类压力传感中。
力敏内阻的特点:
(1)气温系数
力敏内阻器的内阻值的变化与气温有关,气温变化1℃,内阻值变化的百分率称为气温系数。
(2)灵敏度系数
指力敏内阻器形变与内阻值的变化关系,形变与内阻值的变化关系满足:△r/r—k△l/l,其中k就是灵敏度系数。
(3)灵敏度气温系数
当体温下降时力敏内阻器的灵敏度升高,气温每下降1℃,灵敏度系数增长的比率,编程器,称为灵敏度气温系数。
(4)气温零点甩尾
在环境湿度范围内,环境气温每变化1℃时,造成的零点输出变化与额定输出的比率,称为气温零点甩尾。
力敏内阻器如何选型:
选用时,应考虑环境湿度(包括电路中元件气温)对力敏内阻器电阻的影响,在电路设计过程中,应采用桥式电路补偿法、应变片补偿法等,对力敏内阻器进行体温补偿,否则会影响力敏内阻器的检测精度。据悉,需满足电路对力敏内阻器主要参数(力的范围、测量精度、标称电阻等)的要求。
3.5气敏内阻
气敏内阻是一种新型半导体器件,气敏内阻的工作原理是借助金属氧化膜半导体表面吸收某种二氧化碳分午时,会发生氧化反应或还原反应而使内阻值改变的特点而制成的。气敏内阻器的主要制做材料为二氧化锡,可分为N型气敏内阻器和P型气敏内阻器两类。气敏内阻器的代表字母为R或RG。
气敏内阻的特点:
(1)灵敏度-气温特点
右图是气敏内阻的灵敏度-气温特点。从曲线可以看出,在温度下浊度率变化不大,当气温下降后,浊度率就发生较大变化,因而气敏内阻在使用时须要加温。
(2)电阻-二氧化碳含量特点
右图是气敏内阻电阻-二氧化碳含量特点曲线。从图中可以看出,气敏内阻对氯仿、乙醇、氢以及正丁烷等具有较高灵敏度。
(3)加热功率
加热电流与加热电压的乘积。
(4)工作电流
工作条件下,气敏内阻两极间的电流。
(5)灵敏度
气敏内阻在最佳工作条件下,接触二氧化碳后其阻值值随二氧化碳含量变化的特点。倘若采用电流检测法,其值等于接触某种二氧化碳前后负载内阻上电压降之比。
(6)响应时间
在最佳工作条件下,接触待测二氧化碳后,负载阻值的电流变化到规定值所需的时间。
(7)恢复时间
在最佳工作条件下,脱离被测二氧化碳后,负载内阻上电流恢复到规定值所须要的时间。
气敏内阻的应用选型:
1.N型气敏内阻器的主要应用于包括二氧化碳、一氧化碳、天然气、煤气、液化石油气、乙炔、氢气等二氧化碳的检查,当内阻器测量到上述二氧化碳时,其电阻会减少;
2.P型气敏内阻器则主要用于二氧化碳、氯气、二氧化碳等二氧化碳的检查,当内阻器测量到上述二氧化碳时,其电阻亦会减少。
3.6湿敏内阻
湿敏内阻的电阻特点是随着气温的变化而变化,湿敏内阻是由感湿层(或湿敏膜)、引线电极和具有一定硬度的绝缘碳化物组成。常用作传感,即用于测量温度。
湿敏内阻特点:
(1)相对温度
它是指在某一气温下,空气中所含水蒸汽的实际密度与同一气温下饱和密度之比,一般用“RH”表示。诸如:20%RH,则表示空气相对温度约20%;
(2)温度湿度系数。
它是指在环境温度恒定时,湿敏内阻器在室温每变化1时其温度指示的变化量;
(3)灵敏度
它是指湿敏内阻器测量温度时的帧率。
(4)测湿范围
它是指湿敏内阻器的温度检测范围。
(5)湿滞效应
它是指湿敏内阻器在吸湿和脱湿过程中电气参数表现的滞后现象。
(6)响应时间
它是指湿敏内阻器在温度测量环境快速变化时,其阻值值的变化情况(反应速率)。
湿敏内阻的选择:
选用湿敏内阻器时,首先应按照应用电路的要求选择合适的类型。若用于洗衣机、干衣机等电器中作高温度测量,可选用硝酸锂湿敏内阻器;若用于空调器、恒湿机等电器中作中等温度环境的监测,则可选用陶瓷湿敏内阻器;若用于气象检测、录像机结霜测量等方面,则可以选用高分子聚合物湿敏内阻器或硒膜湿敏内阻器。
3.7磁敏内阻
磁敏内阻是一种基于磁阻效应而制做的内阻体,当外加磁场的方向或硬度发生变化时,磁敏内阻的电阻相应改变,借助该变化,可精确地测试出磁场的相对位移。常用于磁场硬度测量、变换器的控制和马达速率的测量。
磁敏内阻的特点:
(1)磁阻比
指在某一规定的磁感应硬度下,磁敏内阻器的电阻与零磁感应硬度下的电阻之比;
(2)磁阻系数
指在某一规定的磁感应硬度下,磁敏内阻器的电阻与其标称电阻之比;
(3)磁阻灵敏度
指在某一规定的磁感应硬度下,磁敏内阻器的内阻值随磁感应硬度的相对变化率。
磁敏内阻的应用:
用磁敏内阻作核心器件的各类磁敏传感:
1.测磁传感。如新型磁路表,测定恒定磁场及交变磁场或马达家电等剩磁的仪器,用于航海、航空的导航仪器。
2.怠速传感。如构成新型的数字式怠速表、频率计等。
3.位移和角位移传感。微位移传感是工业用机器人的基本元件。
4.铁磁物质探伤用的传感。
5.可变内阻器、无接触电位器以及无触点、高性能的磁开关(作定位及控制用)。
总结电路中怎样选择内阻:
1.内阻的种类和精度满足应用电路设计的要求;
2.内阻的电阻满足应用电路使用。实际估算的内阻值在市场上不一定有,因而要优先选用标称阻值;通常电路使用的内阻器容许偏差为±5%~±10%。精密仪器及特殊电路中使用的内阻器,应选用精密内阻器;
3.内阻的额定功率小于内阻在应用电路实际工作功率。-般按额定功率70%降额设计选用;
4.内阻在应用电路中实际工作电流大于最大工作电流。通常按最高工作电流的75%降额设计选用;
5.内阻的稳定性、工作频度、噪声等特点满足应用电路要求。
使用采芯网内阻选型实例:
1.直接搜索要查找的元件(参数/机型),或在“电子元元件大全”中查找;