如果选择一款适合的功率電(diàn)阻一直是我们電(diàn)源工程比较纠结的事情,现在就这个问题我们给予一些参考:
1、電(diàn)阻器的功率
電(diàn)阻器的额定功率定义為(wèi)在指定环境温度下,假设空气不流通,電(diàn)阻器连续正常工作允许消耗的最大功率。其中指定环境温度一般為(wèi)25℃,70℃,125℃。需要特别指出的是,電(diàn)阻器连续正常工作指的不仅是電(diàn)阻器不损坏,且電(diàn)阻器的阻值变化应在允许范围内。
通常我们用(yòng)降功耗曲線(xiàn)来描述電(diàn)阻器的功率和环境温度的关系。环境温度越高,電(diàn)阻器散热能(néng)力受到限制,功率变小(xiǎo)。当环境温度达到极限时,電(diàn)阻器失去散热能(néng)力,其功率降為(wèi)零。
2、功率電(diàn)阻的分(fēn)类
通常一个具有(yǒu)较高额定功率的電(diàn)阻器可(kě)被称為(wèi)功率電(diàn)阻。按照不同的功率级别分(fēn)為(wèi)小(xiǎo)功率電(diàn)阻和大功率電(diàn)阻。根据材料和工艺的不同,功率電(diàn)阻主要分(fēn)為(wèi)三类:
線(xiàn)绕功率電(diàn)阻,膜式功率電(diàn)阻,实心陶瓷電(diàn)阻。
線(xiàn)绕功率電(diàn)阻是最常见的功率電(diàn)阻,線(xiàn)绕電(diàn)阻通常都是在陶瓷绝缘基體(tǐ)上绕制電(diàn)阻丝制成,其特点是工艺简单,价格经济,单个電(diàn)阻功率可(kě)达3KW以上。缺点是體(tǐ)积笨重,有(yǒu)電(diàn)感,可(kě)靠性差,质量参差不齐。以下為(wèi)几种常见的線(xiàn)绕功率電(diàn)阻:被漆绕線(xiàn)電(diàn)阻,陶瓷外壳绕線(xiàn)電(diàn)阻,
合金外壳绕線(xiàn)電(diàn)阻,大功率波纹绕線(xiàn)電(diàn)阻。
膜式功率電(diàn)阻主要指厚膜技术的平面功率電(diàn)阻,通常是基于氧化铝或氮化铝基板印刷厚膜電(diàn)阻浆料,这类電(diàn)阻的功率密度很(hěn)高,且无感无容,非常适合在空间有(yǒu)限但散热条件良好的场合使用(yòng)。另外相比较線(xiàn)绕電(diàn)阻膜式電(diàn)阻的阻值范围更宽,从毫欧到兆欧均可(kě)提供。膜式電(diàn)阻也有(yǒu)缺陷,第一是过载能(néng)力有(yǒu)限,在放電(diàn)電(diàn)路等高能(néng)脉冲应用(yòng)中容易损坏,所以可(kě)靠性不高。另外就是膜式電(diàn)阻对散热条件要求很(hěn)高,必须加配合适的散热器才能(néng)达到额定功率。开步電(diàn)子推出基于功率薄膜技术的平面功率電(diàn)阻,在功率密度上完全和厚膜電(diàn)阻一致,且提高了電(diàn)阻的可(kě)靠性和稳定性。以下為(wèi)常见的几种基于功率薄膜技术的平面功率電(diàn)阻。
实心陶瓷電(diàn)阻的制作工艺完全不同于線(xiàn)绕電(diàn)阻和平面功率電(diàn)阻。粉状的電(diàn)阻材料混合后,经成型、高温烧结、電(diàn)极处理(lǐ)、最后封装测试后制成。实心陶瓷電(diàn)阻和線(xiàn)绕電(diàn)阻及膜式平面功率電(diàn)阻的最大區(qū)别在于其通體(tǐ)导電(diàn),所以能(néng)承受高能(néng)高脉冲冲击,非常适合用(yòng)于能(néng)量泄放,如電(diàn)容器充放電(diàn)等场合。实心陶瓷電(diàn)阻无感,可(kě)靠性极高,根据不同的应用(yòng)分(fēn)為(wèi)功率型和脉冲型两种。
3、功率電(diàn)阻的选型过程中常见误區(qū)
(1)要區(qū)别高功率和高脉冲的应用(yòng)。
在很(hěn)多(duō)应用(yòng)场合中,如電(diàn)池组预充電(diàn),電(diàn)容充放電(diàn),启动限流,電(diàn)弧保护等应用(yòng)中,電(diàn)阻并不需要在大功率下長(cháng)时间连续工作,而是需要承受一个或多(duō)个周期性的脉冲能(néng)量,最适合这种应用(yòng)场合的是高能(néng)抗脉冲类型的電(diàn)阻,而不是大功率電(diàn)阻。当然,选择一个足够大功率的電(diàn)阻也可(kě)能(néng)会满足这类需求,但潜在的风险依然存在。比如,大功率線(xiàn)绕電(diàn)阻只有(yǒu)電(diàn)阻合金丝是导電(diàn)的部分(fēn),这些電(diàn)阻合金丝的重量相对于整个電(diàn)阻器而言只占很(hěn)少的一部分(fēn),在受到短时高脉冲冲击的时候,热量没有(yǒu)时间通过绝缘基體(tǐ)和辅助散热器传导出去,所以这些很(hěn)细的電(diàn)阻丝本身需要承受一个脉冲能(néng)量,这可(kě)能(néng)导致電(diàn)阻直接损坏或发生潜在的风险。很(hěn)多(duō)線(xiàn)绕電(diàn)阻并不是為(wèi)高能(néng)高脉冲场合设计的,所以在材料和工艺上并没有(yǒu)考虑到实际的脉冲负荷,一旦应用(yòng)于脉冲電(diàn)路很(hěn)容易发生故障。而我们深圳市世达電(diàn)子科(kē)技出品的
预冲電(diàn)阻是有(yǒu)充分(fēn)考虑到高脉冲的工作情况,在電(diàn)阻丝材料和快速散热的两个方面都做了特殊的处理(lǐ)。
(2)不重视散热设计,功率空间预留过度或不足。
前面我们有(yǒu)讲到,電(diàn)阻器的功率就是它的散热能(néng)力。而電(diàn)阻器的散热能(néng)力可(kě)以通过合理(lǐ)的散热设计来加以提升,比如合理(lǐ)的布局,加装散热器,风冷,水冷,油冷散热等。有(yǒu)些電(diàn)阻尤其是平面功率電(diàn)阻严重依赖于散热器,一个TO220封装的平面功率電(diàn)阻,在加装合理(lǐ)散热器的情况下其额定功率可(kě)达50W,但在不加散热器的情况下其功率只有(yǒu)1.5W。
大部分(fēn)的工程师都会降额使用(yòng)功率電(diàn)阻,依据军标的标准,通常降额一半,有(yǒu)些时候為(wèi)了降低发热甚至需要进一步的降额使用(yòng)。但降额多(duō)少必须结合工作环境和散热条件来考虑,比如一个额定功率為(wèi)750W的功率電(diàn)阻在受到临近電(diàn)阻发热影响时其功率可(kě)能(néng)降低到500W,而通过风冷散热(风速150米/分(fēn)钟)则可(kě)以把功率提升至1000W。
当電(diàn)阻需要加装散热器才能(néng)达到标称额定功率时,一般规格书上都会标明加配散热器时的功率和不加配散热器时的功率。在进行功率電(diàn)阻选型时一定要注意这些區(qū)别。
(3)对線(xiàn)绕電(diàn)阻存在的電(diàn)感估计不足
众所周知,線(xiàn)绕電(diàn)阻的最大缺陷就是存在電(diàn)感,通过无感绕组的方法可(kě)以得到一个低電(diàn)感的線(xiàn)绕電(diàn)阻,但也并非完全无感,在频率為(wèi)几百赫兹的電(diàn)路中可(kě)以忽略这些電(diàn)感。但在广播通讯设备等的高频负载中就不能(néng)再使用(yòng)線(xiàn)绕電(diàn)阻了。膜式平面功率電(diàn)阻和实心陶瓷電(diàn)阻都可(kě)以提供无感的特性,这些電(diàn)阻的寄生電(diàn)感低至nH级别,例如开步電(diàn)子出品的TO220封装的平面功率電(diàn)阻其串联電(diàn)感低于10nH。在高频高脉冲的应用(yòng)中,不但要求電(diàn)阻具有(yǒu)无感的特性,同时也要求電(diàn)阻具有(yǒu)高能(néng)抗脉冲的特性,而我们
深圳市世达電(diàn)子科(kē)技有(yǒu)限公司的堵头无感绕線(xiàn)工艺就可(kě)以完全避免无感代来的不良影响。
(4)选择合适的精度
在这里我们仅讨论非精密应用(yòng)的功率電(diàn)阻。在选择功率電(diàn)阻的时候,虽然精度对于大多(duō)数的应用(yòng)并不是很(hěn)重要的指标,但精度绝不是随意确认的。通常我们建议综合考虑初始精度和寿命末期的飘移,然后就宽原则选择精度。精度就宽原则不仅有(yǒu)利于节约成本,更重要的是可(kě)以提高電(diàn)阻的可(kě)靠性,尤其是对于膜式電(diàn)阻。这是因為(wèi)要达到一个较高的精度,膜式電(diàn)阻都要进行调阻,而调阻的过程会对電(diàn)阻层产生伤害,会损失電(diàn)阻的额定能(néng)量,降低電(diàn)阻的过载能(néng)力。有(yǒu)些線(xiàn)绕電(diàn)阻制造商(shāng)会通过打磨線(xiàn)材来达到调阻的目的,这种做法会使该電(diàn)阻的过载能(néng)力至少降低一半。所以功率電(diàn)阻的精度选择请遵循就宽原则,例如当综合评估后±10%的精度可(kě)以满足要求,就没有(yǒu)必要选择±5%或者±1%的精度。不过在深圳市世达電(diàn)子科(kē)技我们的出厂质量最低标准就是5%,因此也没有(yǒu)必要特别去留意这点。
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