电阻

在现代电子产业中,贴片电阻经常是电子产品内部最多的器件,而它们却又经常被我们所忽视,导致各种不可预测的产品故障出现。电源设计中,电阻的选型以及布局也至关重要,本文将为你介绍电源设计中的电阻细节。

也许你曾经试过,产品在客户使用一段时间后,电路却无缘无故失效,电路有可能看起来完好无损,也可能烧毁了一大片。在你绞尽脑汁都找不到问题的时候,不妨先将目光放到那些小小的贴片电阻上面。

两个关键参数和降额曲线

先来看看某厂家五种常用封装电阻的参数表。其中表中有两个值:额定工作电压和最大工作电压。

表1
电源设计中被忽视的小电阻

额定工作电压是与功率挂钩的,计算公式是:
V = √R*P

而最大工作电压是在额定功率下,该电阻可以承受的最大电压。但是要注意!看下面这个图。可以看出额定功率是在最高环境温度70℃的条件下标注的(不同厂家,系列可能有微小区别,在设计之初和问题查找的时候应该核实清楚。)

电源设计中被忽视的小电阻
图1 电阻温度降额曲线

注意事项:

1、设计和使用贴片电阻时,当最大功率超过其额定功率,其可靠性会降低。一般按额定功率的70%降额设计使用。当环境温度超过70℃时,必须进一步降额。

2、工作电压一般按最高额定电压的75%降额设计使用。瞬态电压不能超过最大工作电压,否则有击穿的危险。

3、对于电阻值小于1Ω电阻,电阻的关键参数为额定电流和最大工作电流,而不是额定电压与最大工作电压。使用此类电阻时,电阻流过电流大,建议直接使用电流有效值计算电阻的实际工作功耗。

电阻在过功率的情况下,一般会出现两种情况:
1、瞬时过功率:电阻外观基本没有变化,但是电阻已经开路。
2、长时间过功率:电阻温度极高,其阻值发生变化,如果在恶劣的条件下,就会烧毁开路。

电源设计中被忽视的小电阻
图2 瞬间过功率损坏,外观基本没变化,其实已经开路

电源设计中被忽视的小电阻
图3 长时间过功率,电阻高温直接碳化烧毁

PCB布板也有讲究

贴片电阻的另外一种常见的损坏是机械损伤后呈开路状态,后续导致电路异常(器件外观有可能正常)。下面是几个小建议:

1、如果是手折板的话(极少使用,无法机器分板,毛刺大),贴片电阻长度方向平行于PCB板边,零件受的应力小;如果是V-CUT的话,贴片器件长度方向垂直于PCB边,零件破裂可能性较小。

2、元件如果与连接处垂直,到连接处的距离建议要≥4mm,若平行,距离建议要≥1.5mm。

3、在成本允许的情况下,适当加厚PCB板厚度,特别是面积比较大的板子。(下面是两个简单的示意图,实际情况请实际分析。)

电源设计中被忽视的小电阻
图4 手折板简单示意图

电源设计中被忽视的小电阻
图5 V-CUT板简单示意图

合理减少种类

下图是两颗电极氧化了的贴片电阻(电极表面有点黑),别看它们现在好好的,一旦电路进入了恶劣的工作状态(高温高湿),电阻就会因为虚焊而使电路工作在不可预测的状态,继而损坏。

电源设计中被忽视的小电阻
图6 氧化的电阻

除了要保证采购的电阻在保质期内和仓库提供合适的保存环境(具体参照实际产品手册)以外,我们工程师作为使用者,也尽可能减少使用特殊阻值的电阻,以减少这种风险。

尽管贴片电阻以性能稳定著称,但是如果我们能在每次使用之初,都不厌其烦的回忆一些细节,就可以尽可能减少小概率事故的发生,大大提高产品稳定性。

转自: ZLG致远电子

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到底零欧电阻在电路中的作用是为了将数字地和模拟地分开?还是只是将模拟地和数字地进行电气连接?还有为什么工程师会选用零欧电阻来解决干扰?是不是很疑惑,本文将为你解惑!

零欧姆电阻不是为了把数字地和模拟地分开,只是使模拟地和数字地进行电气连接,因为模拟地和数字地毕竟属于同一个网络,最终也还是要连在一起的。

把数模地分开,只是工程师为了解决干扰的一种手段。用零欧姆电阻的方便之处就是它很容易拆卸,拆卸下来可以换其他的器件代替以观察最终的效果进行对比,而导线不能拆卸。

限流这种观点,其实不太赞同,零欧姆电阻有阻抗但毕竟小,这得流过多大电流才起到限流作用?几A?不现实吧,很多电路板达不到这个电流级别。反而有阻抗影响挺大吧,如果零欧电阻阻抗挺大,那在零欧姆上的电压降产生共模干扰导致的问题不可忽视。

进行数字地和模拟地之间的隔离,其实是一门挺有技术含量的事,属于EMC的范畴。我不太赞同一些工程师说的,只要是数模混合电路就必须对数字地和模拟地进行地的分割,然后用个磁珠或零欧姆电阻连起来。具体问题还得具体分析。

我见过很多电路板,采用统一地,也就是不对地分割,当然也就不存在用零欧电阻连接的问题,其EMC可以做得很好。反而一些采用了地分割的电路板,EMC很差。

导致这种现象的原因是工程师对EMC本质的理解偏差。其实EMC很关键一点就是环流路径最小化,如果进行地分割,就要非常注意,一旦信号线跨越地分割线,环流路径必然增大,EMC性能变差。

而采用统一地的电路板,事先必须对布局做足考虑,对电路模块进行物理分区(不分割),保证模块都有自己的回路,就不会影响其他模块,同时因为地没有分割,保证了地的完整性。当然具体细节太多了,就不一一介绍。

分割做得好,确实可以做到较好的数模隔离,但是不做分割,EMC不一定差。凡事没有绝对,没有哪一种是绝对的好,只是要根据具体的情况决定倒是要不要分割,目的是为了EMC性能,分割只是一种手段,而手段可以多种。还是那句话具体问题具体分析。

另外如果直接用导线连接,会通过很大的电流,两边的信号会互相干扰。并且在PCB布线时,很难将两种地区分开。

零欧电阻可以很好的解决这个问题,它提供了一个很窄的电流通路 并且可以有效区分模拟地和数字地,利于单点接地的实现。其实零欧电阻也是存在阻抗的,因此可以限制电流。

用事实说话

个人lay过一块使用了0Ω电阻的PCB,一块陀螺仪的板子,有两个GND,一个是正常的GND,另一个是专门给gyro用的GyroGND。

考虑用两个GND的原因是因为板子比较小,各种通信接口和芯片都和gyro模块堆在一起,于是觉得分成两个GND会减少一些gyro读数上的noise,但其实上发现不用这样做,因为是那帮写程序的没写好程序,后来程序改好了noise也没了。

加了一个0Ω的原因也只是为了做layout的时候方便polygon(铺铜),因为电阻两端的电线会算作不同的网络。

GyroGND的polygon:

一文教你了解零欧电阻在电路中的作用

GND的polygon:
一文教你了解零欧电阻在电路中的作用

一个是网格铺,一个是全铺,可以看到很明显的分界线。在远处用一个0Ω的电阻隔开:
一文教你了解零欧电阻在电路中的作用

如果不用0Ω的电阻隔开而想着lay成两块GND的话,铺铜的时候会悲剧的,软件会给你铺到一起去。

所以按照个人现在的经验来看,在GND网络上加上0Ω的电阻只是为了把GND分成不同的区域,方便lay板,对降噪本身可能并没有太显著的影响。

来源:网络

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作者: 侯成敬

简要介绍

由于电动机直接起动时,起动电流会达到电机额定电流的7~8倍,一般上一级变压器的容量都承受不了,特别是大功率的电机,必须加装起动设备,否则会造成变压器局部下跳闸。水电阻是指利用电解液的阻值特性,通过调节极板间距离来实现电机的软启动或者调速软起动装置用于大中型高压鼠笼(绕线式)交流异步电动机或异步起动的高压同步电动机,作降压起动之用。使用该装置起动的电机具有起动电流小且恒定、转矩逐步增加的软起动特性, 起动过程中无电流冲击和机械冲击,起动时对电网影响小,无电磁干扰、 是起动电抗器和自耦降压起动器的理想替代产品 , 相对于高压变频软起动器而言,又具有明显的操作简单、免维护、无谐波污染等优势。

基本原理

靠溶解在水中的电解质(NaHCO3)离子导电,电解质充满于两个平面极板之间,构成一个电容状的导电体,自身无感性元件,故与频敏、电抗器等起动设备相比,有提高电动机的功率因数,节能降耗的功能。水电阻串入电动机定子回路以后,不仅能改变电动机的转差率S,达到调速的目的,还能增加电动机起动时的转矩,减小起动电流。具有平滑无级调速,并可使转速达到额定转速。HYT系列水阻调速器是以改变串入电机转子回路的水电阻来调节电机转速的,电阻越大,电机转速越低;电阻为零,电机达 到全速。

优点

1)大中型绕线异步电动机进行无级调速,调速比可达2:1,完全可以满足设备所需的调速范围;
2)作电动机起动之用,具备水阻软起动器起动电流小,起动平稳等全部优点;
3)与变频调速、可控硅串级调速相比更经济可靠实用,且维护简单;
4)液力偶合器相比,布置灵活,使用方便,另外,用液力偶合器后,工作机械达不到电机的全速,而用本调速 器则可达到;
5)为风量与转速成正比,该调速器调节风量的线性度更好。可将液体电阻循环冷却降温。

缺点

1、通过调节极板距离改变电阻,精度和灵敏度低;
2、需要经常加水;
3、环境温度变化对起动特性有影响,温度变化比较大的地方一般需要加装空调。

分类

根据水电阻使用方式的不同,将其分为启动和调速两类
1.水电阻起动柜(适用于任何高压电机,转子串水电阻的可以配进相机补偿无功);
2.水电阻调速柜,原理由串极调速而来.特点:适用的场合对环境要求不高,可靠性好,成本极低.缺点:水电阻对环境低温(0度以下时,要有自动加热装置)既受环境温度和弱碱的配比影响,效率不如变频.对高压绕线式电机来说,水电阻调速性价比是最好的,这是没说的。存在的问题:没有进一步量化控制。水电阻的可靠性很高,但成本只有高压变频的1/4-1/3.就成本来说,用户肯定首选水电阻.但是论科技含量当然不如高压变频。

相关图片

水电阻的相关知识

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转自:自动化控制技术控

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我们经常在电路中见到0欧的电阻,对于新手来说,往往会很迷惑:既然是0欧的电阻,那就是导线,为何要装上它呢?还有这样的电阻市场上有卖吗?其实0欧的电阻还是蛮有用的。

零欧姆电阻又称为跨接电阻器,是一种特殊用途的电阻,0欧姆电阻的并非真正的阻值为零(那是超导体干的事情),正因为有阻值,也就和常规贴片电阻一样有误差精度这个指标。

以下总结了零欧姆电阻的一系列用法

1、在电路中没有任何功能,只是在PCB上为了调试方便或兼容设计等原因。

2、可以做跳线用,如果某段线路不用,直接不贴该电阻即可(不影响外观)

3、在匹配电路参数不确定的时候,以0欧姆代替,实际调试的时候,确定参数,再以具体数值的元件代替。

4、想测某部分电路的耗电流的时候,可以去掉0ohm电阻,接上电流表,这样方便测耗电流。

5、在布线时,如果实在布不过去了,也可以加一个0欧的电阻

6、在高频信号下,充当电感或电容。(与外部电路特性有关)电感用,主要是解决EMC问题。如地与地,电源和IC Pin间

7、单点接地(指保护接地、工作接地、直流接地在设备上相互分开,各自成为独立系统。)

8、熔丝作用

9、拟地和数字地单点接地

只要是地,最终都要接到一起,然后入大地。如果不接在一起就是"浮地",存在压差,容易积累电荷,造成静电。地是参考0电位,所有电压都是参考地得出的,地的标准要一致,故各种地应短接在一起。人们认为大地能够吸收所有电荷,始终维持稳定,是最终的地参考点。虽然有些板子没有接大地,但发电厂是接大地的,板子上的电源最终还是会返回发电厂入地。如果把模拟地和数字地大面积直接相连,会导致互相干扰。不短接又不妥,理由如上有四种方法解决此问题:

(1)用磁珠连接;

(2)用电容连接;

(3)用电感连接;

(4)用0欧姆电阻连接。

磁珠的等效电路相当于带阻限波器,只对某个频点的噪声有显著抑制作用,使用时需要预先估计噪点频率,以便选用适当型号。对于频率不确定或无法预知的情况,磁珠不合。

电容隔直通交,造成浮地。

电感体积大,杂散参数多,不稳定。

0欧电阻相当于很窄的电流通路,能够有效地限制环路电流,使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用(0欧电阻也有阻抗),这点比磁珠强。

以下两个图是一个电路,只是由于元件的标号不一样。R7(R33)就是模拟地和数字地的单点链接端。

零欧姆电阻的十二种作用

10、跨接时用于电流回路

当分割电地平面后,造成信号最短回流路径断裂,此时,信号回路不得不绕道,形成很大的环路面积,电场和磁场的影响就变强了,容易干扰/被干扰。在分割区上跨接0欧电阻,可以提供较短的回流路径,减小干扰。

11、配置电路

一般,产品上不要出现跳线和拨码开关。有时用户会乱动设置,易引起误会,为了减少维护费用,应用0欧电阻代替跳线等焊在板子上。

空置跳线在高频时相当于天线,用贴片电阻效果好。

12、其他用途

  •   布线时跨线;

  •   调试/测试用;

  •   临时取代其他贴片器件;

  •   作为温度补偿器件;

更多时候是出于EMC对策的需要。另外,0欧姆电阻比过孔的寄生电感小,而且过孔还会影响地平面(因为要挖孔)。

还有就是不同尺寸0欧电阻允许通过电流不同,一般0603的1A,0805的2A,所以不同电流会选用不同尺寸的还有就是为磁珠、电感等预留位置时,得根据磁珠、电感的大小还做封装,所以0603、0805等不同尺寸的都有了。

转自:eepw.com

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该产品旨在超越硅MOSFET和IGBT的性能,在电源转换系统中实现超快切换

3月15日 - 全球电路保护领域的领先企业Littelfuse, Inc.与从事碳化硅技术开发的德州公司Monolith Semiconductor Inc.新推出两款1200V碳化硅(SiC) n通道增强型MOSFET,为其日益扩展的第一代电源半导体器件组合注入新鲜血液。 Littelfuse与Monolith在2015年结成战略合作关系,旨在为工业和汽车市场开发电源半导体。这种新型碳化硅MOSFET即为双方联手打造的最新产品。 这些产品在应用电力电子会议(APEC 2018)的Littelfuse展位亮相。

Littelfuse新推出两款1200V碳化硅(SiC) n通道增强型MOSFET

LSIC1MO120E0120和LSIC1MO120E0160碳化硅MOSFET具有超低导通电阻(RDS(ON)),分别仅为120毫欧姆和160毫欧姆。 这些碳化硅MOSFET可在各种电力转换系统中用作电源半导体开关,其在阻断电压、特征导通电阻和结电容方面的性能显著优于其他硅MOSFET。 其还兼具高工作电压和超高切换速度,这是具有类似额定电流和封装的硅IGBT等传统功率晶体管方案所无法企及的。

这些新型碳化硅MOSFET的典型应用包括:

• 电动汽车
• 工业机械
• 可再生能源(如太阳能逆变器)
• 医疗设备
• 开关式电源
• 不间断电源(UPS)
• 电机驱动器
• 高压DC/DC转换器
• 感应加热

“这些新型碳化硅MOSFET为电源转换器设计师提供了传统硅基晶体管的先进替代选择。”Littelfuse电源半导体产品营销经理Michael Ketterer表示, “其固有的材料特性和超快速切换能力提供了各种优化设计的机会,包括提高功率密度、提高效率和降低物料成本的可能性。”

新型1200V碳化硅MOSFET具有以下关键优势:

• 从系统层面减少的无源滤波器组件数量有助于提高功率密度,为高频高效应用打造优化设计。
• 极低的栅极电荷和输出电容结合超低导通电阻可最大限度地减少功率耗散,提高效率并降低所需冷却技术的规模和复杂性。

供货情况

LSIC1MO120E0120和LSIC1MO120E0160碳化硅MOSFET采用TO-247-3L封装,提供450只装管式包装。 您可通过全球各地的Littelfuse授权经销商索取样品。 如需了解Littelfuse授权经销商名录,请访问littelfuse.com。

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前言

电机控制单电阻采样机制是在一个PWM波形内采集两相电流ADC数据,但某些扇区边界条件下只能获得一路电流ADC数据, 需要对PWM波形进行变形用于构造电流采样区域。

背景介绍

根据电机控制拓扑结构,单电阻采样在一个PWM控制周期内可以取得两相电流数据:
电机控制单电阻采样PWM变形信号的产生
电机控制单电阻采样PWM变形信号的产生

在扇区边沿无法获得两相电流信号。
电机控制单电阻采样PWM变形信号的产生
波形产生

ST专利的方法是在波形的中间部分产生变形波形,在变形后的波形上就可以得到两相电流ADC数据;
当然还有目前比较流行的波形移位方法也可以做到相同效果。波形如下:
电机控制单电阻采样PWM变形信号的产生
STM32系列单片机Timer有足够的功能,可以产生上面两种波形,机制如下:

PWM波中间变形
电机控制单电阻采样PWM变形信号的产生

1. 设定CCR4的DMA通道,并且设定此时Timer1的preload为禁止状态;
TIM_OC1PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Disable);
2. 在CCR4比较值部分产生DMA事件;

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr= (uint32_t)(&(TIM1->CCR1));
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr= (uint32_t)(uint32_t)(hDmaBuff2);
DMA_InitStructure.DMA_DIR =DMA_DIR_PeripheralDST;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize= 2u;
….
TIM_DMACmd(TIM1,TIM_DMA_CC4,ENABLE);

3. 在1点上将CCR1数据直接修改为周期数据+1;
4. 在2点上将CCR1数据修改为CCR1’的数据;
5. 时间计算上按照上面的图示设定,中间凹陷时间为两边补充波形时间之和。
波形移位变形
电机控制单电阻采样PWM变形信号的产生

1. 设定Timer1的update事件的DMA通道
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr =(uint32_t)(&(TIM1->CCR1));
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr =(uint32_t)(uint32_t)(hDmaBuff2);
DMA_InitStructure.DMA_DIR =DMA_DIR_PeripheralDST;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 2u;
……
TIM_DMACmd(TIM1,TIM_DMA_Update,ENABLE);

2. 在1点上更新CCR1数据为CCR1数据;
3. 在2点上更新CCR1数据为CCR1’数据;
4. 保证前后的移位时间相同。

来源: STM32单片机

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