个人学习记录:
1.贴片电阻
1.1电阻阻值
电阻值是离散的,并非所有电阻值的电阻都有应根据需要进行选择, 常用电阻值表如下:
电阻标准由 IEC(国际电工委员会)制定标准文件 IEC60063 和 EN60115-2。 电子元件制造商为了方便元件规格的管理和选择,同时也为了使电阻规格不太多,采用统一标准组件的值。 电阻的标称电阻值分为 E6、E12、E24、E48、E96、E192 六个系列分别用于允许偏差±20、±10%、±5%、±2%、±1%、±0.5%的电阻器。 E24 和 E96 最常用的两个系列。 “E表示指数间距(Exponential Spacing),它表明电阻值是由公式计算的。 字母 n 指的是 E24,E96 等标准中的值 24 和 96,m 取值范围为 0~n-1;这样,E24 有 24 个基准值,E96 有 96 这些基准值乘以 10 的 x 二方,可获得各种电阻值。
1.2电阻丝印
封装 0603 上述电阻(包括 0603)表面印有丝印。 展示了丝印 2 层意义:电阻的大小和精度。 常用的电阻丝印一般有以下几种情况: 1) 丝印有三位或四位数字 2) 带有字母“R”的丝印 3) 带有数字和 R 除了字母的丝印
丝印有三位或四位数字三位数字表示 5%精度是的,四位数表示 1%精度,前几个表示值,最后一个表示值 10 的 x 次方。例 1:丝印为103 = 10 ? 10^3 = 精度为5% 例 2:丝印为1003,则: = 100 ? 10^3 = 100精度1%
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%,但也不是绝对的,是的把 R 被视为小数点,前边的数字 为有效值。 例:丝印为“22R0”,将 R 看作前面的小数点 22 读数有效值,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 这种电阻丝印在上面 0603 精度在封装中比较常见 1%,相应的标准是 E-96。 E-96 规定:用两位数加一个字母作为丝印,可通过查表获得实际电阻值,两位数表示电阻值,字母表示 10 的 x 二方,还需要查表。
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 = 806??。
1.3 电阻精度
字母通常表示电阻的精度: 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,使用精度要求高 比如1%电阻 DCDC,电流采样,根据实际情况选择更高精度的特殊要求。
根据电阻的实际尺寸,封装命名为英寸单位 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: 0105、0201、0402、0603、0805、1206、1210、1218、2010 目前一般电子产品主要用 0402,0603 封装需要高功率点 1206 是的,手机或可穿戴设备将使用较小的包装,例如 01005,0201 等。
额定电阻主要由封装决定,但也不是绝对的,还与电阻工艺(薄膜或厚膜)、品牌、电阻值等有关。 如果你在网上查看电源和包装之间的关系,一些网民会给出电源和包装表格,这并不总是正确的。使用时要小心。 下面列一些厂家的电阻与额定功率的关系表格。
不同品牌的电阻功率可能因包装而异。 在同一包装中,不同精度的电阻功率可能会有所不同。 不同电阻值的电阻功率可能在同一包装中有所不同。
需要注意的是,上一节提供的额定功率是 70℃如果温度超过条件,如果温度超过 70℃,它的额定功率会下降。 并且,R01005 和 R0201 与其它封装电阻的额定功率相比,随着温度的升高,它下降得更快。 R01005 和 R0201 电阻的工作温度范围为-55℃~125℃,R0402 以上工作温度范围为-55℃ ~155℃。 下图为贴片电阻负载(额定功率)下降曲线。
1.6 额定电压的电阻
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,各品牌差别不大。 2.材料不同,额定电压不同,薄膜低于厚膜。 3.包装越大,额定电压越高。
1.7 电阻的温漂
电阻温度系数(temperature coefficient of resistance 简称 TCR)当温度变化时,表示电阻 1 当摄氏度时,电阻值的相对变化是单位 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: 任何温度条件下的阻值 T: 任意温度 电阻温度系数一般为-200~500ppm/℃
例:100ppm/°C 从基准温度来看,电阻温度系数的贴片电阻器 20°C 到 100°C 阻值变化率是多少? 阻值变化率=温差*温度系数/100 万=(100-20)*100/1000000=0.8%
1.8 0Ω 电阻
1试电流很方便 2.兼容设计,跳线 3.模拟地数字分离、单点接地 4.占用位置(可替换其他电阻或磁珠) 5.作为低成本熔丝进行电路保护 …
根据电阻标准文件 EN60115-2,0Ω实际最大电阻值 10mΩ,20mΩ,50mΩ可选,实际查询各厂家,普通 0Ω最大电阻值可达 50mΩ
需要注意的是,不同的制造商 0Ω从下表可以看出,电阻过流能力不同:
如果需要超大电流, 0Ω也有一些电阻,但这种电阻不常规,如下图所示,罗姆的超大过流能力 0Ω单个可以达到电阻 20A-60A,只有最大的阻值 0.5mΩ,但是价格也很贵。
2.电阻思考
2.1 0Ω电阻能有多大电流?
每个硬件工程师一定都查过这个问题,还有一个相关的问题:0Ω 电阻值有多大?这两个问题本来就是一个很简单的问题,答案应该很清楚。问题出在网上。网友给出的答案不一样。 0Ω电阻其实是 50mΩ,有人说没那么大,是的 20mΩ。有的说 0603 只能过 1A 有人说电流可以通过 1.5A。 那到底有多大呢?让我们一步一步来看看。
我专门检查了下电阻的标准,根据 EN60115-2 电阻标准文件
里面是这么说的,0Ω电阻的电阻是 0Ω,但也会有偏差,0Ω最大电阻偏差有三种选择:10 毫欧,20 毫欧,和 50 毫欧。也是说 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。
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)
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?” 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)。 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。
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。
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。
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