在电子产品的设计,电阻作为其中信号采集和能量吸收的元件,涉及空间及成本考量,在浪涌静电的防护中,经常被忽略其特性,进而发生较多失效现象。本文将结合 Vishay 耐功率及耐冲击的电阻系列特性,总结和归纳电阻的选择中,需要注意的一些事项。
电阻作为电路中常用的元件,在突波吸收,电压信号采集,电流信号的回路中,一般扮演比较重要的角色,由于电阻特性,其回路中的电流并非理论中稳态的电流而是波动的。当实际的产品测试和使用中,突发的浪涌冲击,由于能量的密集,本体材料能量承受能力限制,电阻在冲击的过程中,很容易能量超过承载能力而失效。
如下图所示,常规电阻的额定满功率的最高温度为70度,电阻本体在能量的冲击过程中,温度会上升的比较快,当超过70度时,其本体的功率能力会下降,伴随温度的进一步提高,超过最高温度能力时,电阻就会失效而造成本体开路等问题。
实际的能量冲击情形,主要有两种,一种为短时间诸如 μs,ns 时间等级的尖峰冲击,一种为 ms 甚至更长时间的高能量冲击,前者易导致短时间的热堆积,造成电阻本体的温升骤变,后者温升的速度缓慢,但电阻承受的能量时间久,本体的温度压力也比较大。如下电压冲击的降额曲线所示,电阻本体,短时间内抗高压尖峰能力远超接近稳态低压的能力。
针对此问题,设计中需要特别的注意和考量标准, 针对脉冲的冲击数量,时间等参数做好标准的评估。
单次脉冲,例如抗静电冲击,其时间非常短,ns 级别,对于电阻的平均能量冲击很低,按照能量与功率的换算关系,Energy=P*t. 估算功率的大小; 多次脉冲冲击,例如短路测试,其持续的次数比较多,估算单次的能量冲击同时,再对比降额的空间,特别是电阻的温度很有可能超过拐点的情形。
以下图为例,我们看单次冲击和长时间冲击电阻的能量冲击能力对比,相同封装的电阻,单次可抗功率要比多次的高, 以 1206 封装看 1μs 时间内功率单次可达1000W 以上,而时间到 1ms 其功率已经低于100W, 相差十几倍;而到 0.1s 其功率的数量级只有十几瓦。 对此的电阻能力,我们需要依据实际设计中,冲击能量的标准及计算选择合适的电阻尤为重要。
电阻作为电路中常用的元件,在突波吸收,电压信号采集,电流信号的回路中,一般扮演比较重要的角色,由于电阻特性,其回路中的电流并非理论中稳态的电流而是波动的。当实际的产品测试和使用中,突发的浪涌冲击,由于能量的密集,本体材料能量承受能力限制,电阻在冲击的过程中,很容易能量超过承载能力而失效。
如下图所示,常规电阻的额定满功率的最高温度为70度,电阻本体在能量的冲击过程中,温度会上升的比较快,当超过70度时,其本体的功率能力会下降,伴随温度的进一步提高,超过最高温度能力时,电阻就会失效而造成本体开路等问题。
实际的能量冲击情形,主要有两种,一种为短时间诸如 μs,ns 时间等级的尖峰冲击,一种为 ms 甚至更长时间的高能量冲击,前者易导致短时间的热堆积,造成电阻本体的温升骤变,后者温升的速度缓慢,但电阻承受的能量时间久,本体的温度压力也比较大。如下电压冲击的降额曲线所示,电阻本体,短时间内抗高压尖峰能力远超接近稳态低压的能力。
针对此问题,设计中需要特别的注意和考量标准, 针对脉冲的冲击数量,时间等参数做好标准的评估。
单次脉冲,例如抗静电冲击,其时间非常短,ns 级别,对于电阻的平均能量冲击很低,按照能量与功率的换算关系,Energy=P*t. 估算功率的大小; 多次脉冲冲击,例如短路测试,其持续的次数比较多,估算单次的能量冲击同时,再对比降额的空间,特别是电阻的温度很有可能超过拐点的情形。
以下图为例,我们看单次冲击和长时间冲击电阻的能量冲击能力对比,相同封装的电阻,单次可抗功率要比多次的高, 以 1206 封装看 1μs 时间内功率单次可达1000W 以上,而时间到 1ms 其功率已经低于100W, 相差十几倍;而到 0.1s 其功率的数量级只有十几瓦。 对此的电阻能力,我们需要依据实际设计中,冲击能量的标准及计算选择合适的电阻尤为重要。
针对客户对高浪涌能力及高耐压产品的需求,Vishay 推出了高浪涌高功率版本 RCS 系列以及高压产品 CRHV, CRHA, CRMV, CRMA 系列。
与 Vishay 普通厚膜产品 CRCW 相比, RCS 系列在 0603 封装产品功率等级提高到 0.25W , 浪涌电压 1200V, 1206 封装可提供 0.5W ,2900V 浪涌电压能力。
CRMA 系列,可以在 1206 封装提供 1000V 额定电压工作能力,是普通厚膜 200V 耐压能力的 5倍,对于现阶段更多小型化的高压产品中,信号采集部分,可以极大提高空间和生产的能效。
更多的内容可登录 Vishay 官方网站 https://www.vishay.com/ 查询详细信息。
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