电阻的选型

记点、

NOTE:通用的元器件选型步骤：

        A：明晰元器件的关机参数

        B：结合具体的应用确定跟该应用最直接关联的关键参数

  1、电阻的关键参数

2、电阻在电路的作用：

主要是用来是用来稳定和调节电流和电压。可作为分流器和分压器。也可做为电路中的匹配负载。有的电阻还做电流检测使用，用于电流->电压的转换。还有用作RC电路的、上下拉电路

上拉电阻的定义（上图R1）：
在某信号线上，通过电阻与一个固定的高电平VCC相接，使其电压在空闲状态保持在VCC电平，此时电阻被称为上拉电阻。

同理，下拉电阻的定义(上图R2)：
将某信号线通过电阻接在固定的低电平GND上，使其空闲状态保持GND电平，此时的电阻被称为下拉电阻。

应用

1.钳位（使处于一个稳定的状态）

首先先需要了解的是数字电路有三种状态：高电平、低电平和高阻态，有些场合希望电平在上电初始时为高或低，不要出现高阻态，就会使用上下拉电阻使管脚处于稳定的状态（同时可以限流）

2.拉电流

解决总线的驱动能力不足的问题，加上拉电阻可以增大电流，下拉电阻用来吸收电流。

4.阻抗匹配

在长距离传输时，电阻不匹配会引起反射，加上下拉电阻用以阻抗匹配，抑制反射波干扰。（串接电阻也是阻抗匹配的方法）

3、电阻功率：

功率不同的电阻其外形尺寸也有不同，色环电阻功率越大其外形尺寸也会越大。即使是相同功率的电阻，由于材料的不同，其外形尺寸也有差别。比如同样是0.5W的电阻，金属膜电阻的尺寸就比同样0.5W的碳膜电阻尺寸偏小。

       3.1插件电阻功率

        3.2贴片电阻功率 

4、电阻的替换

我们是使用的过程中不可使用低功率的电阻替代高功率的电阻。为了增加设备和电路的可靠性，延长产品的使用寿命，在电阻功率的选择上应该做到选用的额定功率大于实际消耗功率的3-4倍

       4.1、电阻的工作温度

当电阻工作在高温70℃以上时候，需要考虑到电阻额定功率的降额。

 从上图我们可以看出，当温度超过70℃以后，电阻的额定功率是会随着温度的上升而下降的。

在实际电阻选型中，要考虑设备的使用环境来选择电阻

5、 温度系数误差计算

        5.1：这边举例为：国产风华电阻为例子，型号为RS-03K1001FT

        5.2：型号代号意义

         5.3：从上图得知K代表：电阻的温度系数为 +-100ppm/°C

  +-100ppm/°C     的意思是电阻的温度每变化1度，阻值变化为100万分之100

计算公式为：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

（当前温度-基准温度20°）*（100/1百万）*阻值

设当前温度为：100°C，电阻的ppm值为 100ppm

（100-20）*（100/10^6）*10K = 80R   说明在100度的时候 电阻的阻值变化为75R

变化率为 80R/10K =0.0075=0.80%    再加上电阻工艺误差1% 

就等于 1.80%    180R  电阻的范围就在10180~9820之间

在一些需要精密的电路中列如：运放的反馈电阻或者ADC电压采集电路，就需要选用：误差更低，温度系数更小的电阻，比如：0.5%误差，25ppm的电阻

在ADC电压采样电路中，流过的电路尽量控制在1ma 以内。

6、电阻的耐压值

电阻其实和电容一样，也是有耐压值的，我们使用过程中，电压不能超过这个耐压值。

额定电压，一般主要也是和封装大小有关，当然也和电阻材质、工艺等有一定关系。各厂家的封装大小和额定电压值如下：

 7、0欧电阻

0Ω电阻，又称跨接电阻器，英文名称叫 jumper，是一种特殊用途的电阻。

        7.1 0Ω电阻阻值

0Ω电阻阻值并不是说阻值真的为0，而是特指阻值 < 50mΩ的电阻。

既然有阻值，那么一样有普通电阻都有的相关参数，如精度、功率（一般0Ω电阻不使用功率参数，而只使用通过的电流，即额定电流参数）、封装等等。

        7.2 0Ω电阻的应用
0Ω电阻，其实我们可以把它看作是电阻值小于 50mΩ 的一截导线，用于代替跨接线，所以在实际使用中其作用和一截导线相当。

        7.3 跳线、兼容设计

如上图，在实际电路中，我们还不确定信号是从A -> B，还是 A -> C 。这时我们就可以使用0欧电阻作跳线，作为兼容设计使用。为了在PCB Layout时，没有多余的 stub 线，可以把两个焊盘叠在一起共用一个焊盘。

        7.4 预留，占个坑位，视回板调试情况决定是否焊接，或者焊接其他阻值
比如在高速信号线上，预留一个0Ω电阻进行连接，实际焊接的大小，到时可以测试信号质量决定焊接多大的电阻。

        7.5 单点接地
比如在Layout时，模拟地和数字地需要分开，进行单点接地，可以使用0Ω电阻进行跨接。当然有些时候也有看到是用磁珠进行单点接地的，但是个人认为如果磁珠使用得恰当的话，反而适得其反，所以建议用电阻进行单点接地就行。

        7.6 测试电流
因为测量电流，需要把万用表串连进电路里面。这时我们需要断开某个回路，那么直接把0Ω电阻去掉就行。

8、NTC电阻的选型

        8.1、NTC电阻的基本参数        温度越高，阻值越低

8.2、25℃时的电阻值

因为是热敏电阻，所以随着温度的改变阻值是不一样的，那么外观上标注的阻值只能是一个特定的温度下，就是室温25℃，如图“5”指的就是5Ω； 

8.3、封装大小

D25，diameter直径，25mm；

8.4、引脚间距

 7.5mm

8.5、最大稳态电流

最大稳态电流是跟“功率型”这个头衔比较相关的参数了，这个稳态电流依据实际电路中工作的电流来选取，留一定余量；

8.6、NTC功率型热敏电阻作用——防浪涌电流

8.7、尖峰电流

尖峰电流产生的原因：由于电路中有很多滤波电容的存在，电容的上电的瞬间相当于短路（当然，电路中还是有一定阻抗的），瞬间电流会很大。

会有一定的效率影响： 在稳态时会有一个I^2*R 的一个损耗
尖峰电流的危害：可能会导致元器件的损坏。

8.8、NTC是如何防浪涌电流的

        串入NTC功率电阻后，由于有电阻的存在，电路中相当于电容 串联了电阻，在刚充电的时候就不相当于短路了，所以尖峰也就不存在了。

        又因为是NTC负温度系数，所以随着电路的工作、自身发热使得电阻值降低，这样在正常工作的时候，NTC热敏电阻上损耗的功率会减小。（另一方面，也反映了这种防浪涌的解决方案不适用于频繁开关机的情景）

8.9、应用电路图参考

串联在电路的干路中；

8.10、如何选取NTC功率电阻的阻值

8.11、关于要不要乘以根号2
乘以根号二是因为，我们通常所说的220V指的是有效电压，峰值电压的话呢是要乘以根号2的。

如果不是应用在正弦交流电路，就比如说直流吧，就不需要乘根号2。

8.12、最大允许启动电流Imax
最大允许启动电流Imax并不是指额定电流，而是电路启动时的最大电流，比如电机的启动电流是稳定运行时的4~7倍，具体理论知识我还不太清楚，可以实测一下吧，下面仅供参考：

        对于开关电源，Imax可以取100倍的额定电流；
        对于电热丝、灯泡，Imax可以取30倍的额定电流；

可以带入具体数值计算：

家用电220V，工作电流2A，最大允许启动电流按30倍也就是60A来计算。

NTC功率电阻的阻值选取在5欧姆左右。

8.13、解决效率影响：在上电结束后使用继电器将NTC断开，电流将有继电器流过，这样就减少了，不必要的损耗，也可以使用晶闸管，在大功率电源中 NTC是很浪费的。

8.14、NTC抑制浪涌电流的 这种方法的的特点是简单，但存在的问题是限制上电浪涌电流性能受环境温度和NTC的初始温度影响。因此在环境温度较高，上电时间隔很短时，NTC限制上电浪涌电流的作用大打折扣。

8.15、NTC在低温下阻值过高，会对启动有一定的影响，可以在NTC热敏电阻下，并联一个20R的功率电阻，在温度提升后，大部分的电流也会从，NTC流出 

8.16、在选型的时候，在数据手册中，一般都会推荐你，多大的电容选用，多大NTC电阻

 8.17、符合冲击电流要求，选取最小的阻值

最大冲击电流值，客户一般会做出要求,如果没有给定，则可以根据企业测试标准来定，或者根据保险丝或者整流桥的最大工作电流作为电流的限值（配合保险丝和整流桥的I^2 t来选取)

8.19、 最大电流减额曲线

 8.20、通用计算公式

 8、压敏电阻的选型

8.1、压敏电阻是一种非线性的伏安特性电阻器件，简称VDR。一般应用于AC 交流输入端防雷保护，其具有抑制瞬态过电压的功能，使用时与保护器件端口并联，正常电压状态下，其为高阻态，当超过其门限电压时，其阻值迅速降低，导通大电流，保护后级电路。下图为压敏电阻的模型及电路符号。

特点：

1、浪涌吸收能力，多种浪涌吸收能力：标准、高浪涌、超高浪涌，压敏电阻的物理尺寸决定其浪涌吸收能力；

2、响应速度快ns级

3、电压范围为18V~1800V，电压精度通常为±10%，满足低压到高压的应用需求；

4、单体通流量可达到几百安培至几十千安培

5、一种老化型元器件，在大功率电源端口保护时，常与气体放电管串联使用，减缓老化，延长使用寿命；

6、寄生电容大，在高频信号系统中会引起高频信号传输畸变；

8.2、压敏电阻参数： 

①压敏电压：指击穿电压，或上述提到的门限电压（阈值电压），例如常用型号14D471的压敏电阻，其命名中的471即为47*10^1=470V为击穿电压，但是压敏电压的误差范围一般是±10%；其中的14D是压敏电阻的大小，其数值越大，通流能力越强。压敏电压是在1mA直流电流通过压敏电阻时测试得到的。在数据手册中注意Vr@1mA(DC)这一栏即表示压敏电压。

②最大工作电压：最大工作电压分为两种情况。交流情况下，即施加在压敏电阻上的交流电压有效值不能超过最大工作电压，数据手册中一般表示为AC RMS；直流情况下，施加在压敏电阻上的直流电压不能超过这个值。

③最大钳位电压：指的是施加脉冲能量波形如8/20us时，压敏电阻两端的电压。下面简单介绍下8/20us脉冲波形，指的是8us达到100%的Ipp，20us下降至50%的Ipp，如下图，T1段为8us,T2段为20us。

8.3、选型

在交流电流中，要选用压敏电压为额定电压2.2，2.5倍的压敏电阻；在直流电路中，要选用压敏电压为直流电压额定值1.8，2倍的压敏电阻；

固有寄生电容：压敏电阻有一个固有电容问题，根据外形尺寸和标称电压的不同，其值在数百至数千pF之间，不适合在高频场合下使用。同时，压敏电阻的瞬时功率较大，但平均持续功率却很小，因此，不能让压敏电阻长时间处于工作状态。

①首先压敏电阻的压敏电压必须大于其工作电路的最大电压。

交流回路：V1mA ≥（2.2~2.5）* Vacrms

直流回路：V1mA ≥（1.6~2）* Vdc

②考虑压敏电阻的节电容一般为几十pF，故一般适用于低频电路。

③通流能力，在一些浪涌测试中时，也需要考虑其通流量。

 如果后级需要保护的电路电压为12VDC，根据选型中提到的V1mA ≥（1.6~2）* Vdc，可选择14D270L，尽量留有一定的裕量，如果此时做浪涌测试，则还需要根据浪涌电压，发生器内阻等参数去考察最大冲击电流能否满足要求。