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功率电阻是什么且怎么对功率电阻分类

2018年08月09日  我爱方案网

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导读:电阻在电路中工作时,都是要通过一定的电流的,同时也会产生相应的电压,我们在读书的时候就学过,电流与电压的乘积就是功率。电阻除了阻值的要求以外,还有功率的要求.尽管在大量的应用中,电阻的功率要求并不是很突...
什么是功率电阻,简单来说就是用来分担一定功率的电阻。
电阻在电路中工作时,都是要通过一定的电流的,同时也会产生相应的电压,我们在读书的时候就学过,电流与电压的乘积就是功率。电阻除了阻值的要求以外,还有功率的要求.尽管在大量的应用中,电阻的功率要求并不是很突出,那是因为使用场合流经电阻的电流很小的原因.如果在大电流的使用环境中(例如在电力设备及电器中),就是一个需要特别注意的问题了!否则,功率太小的电阻使用在大功率的电路中,电阻很快会烧毁的!

功率电阻是什么且怎么对功率电阻分类

功率电阻需要特殊的制造,大的功率电阻是用电阻丝绕制在陶瓷环上。据悉某些科研机构用的那些高达数10KW,不过民用的大都在1KW以下,它们是用钨合金做的,有线饶的,也有磁盘的等,用起来要有足够大的散热空间,也有加风扇辅助散热的。


通常功率电阻都有哪些分类呢,一个具有较高额定功率的电阻器可被称为功率电阻。按照不同的功率级别分为小功率电阻和大功率电阻。根据材料和工艺的不同,功率电阻主要分为三类:线绕功率电阻,膜式功率电阻,实心陶瓷电阻。
  线绕功率电阻是最常见的功率电阻,线绕电阻通常都是在陶瓷绝缘基体上绕制电阻丝制成,其特点是工艺简单,价格经济,单个电阻功率可达3KW以上。缺点是体积笨重,有电感,可靠性差,质量参差不齐。

  膜式功率电阻主要指厚膜技术的平面功率电阻,通常是基于氧化铝或氮化铝基板印刷厚膜电阻浆料,这类电阻的功率密度很高,且无感无容,非常适合在空间有限但散热条件良好的场合使用。另外相比较线绕电阻膜式电阻的阻值范围更宽,从毫欧到兆欧均可提供。膜式电阻也有缺陷,第一是过载能力有限,在放电电路等高能脉冲应用中容易损坏,所以可靠性不高。另外就是膜式电阻对散热条件要求很高,必须加配合适的散热器才能达到额定功率。以下为常见的几种基于功率薄膜技术的平面功率电阻。
功率电阻是什么且怎么对功率电阻分类
  实心陶瓷电阻的制作工艺完全不同于线绕电阻和平面功率电阻。粉状的电阻材料混合后,经成型、高温烧结、电极处理、最后封装测试后制成。实心陶瓷电阻和线绕电阻及膜式平面功率电阻的最大区别在于其通体导电,所以能承受高能高脉冲冲击,非常适合用于能量泄放,如电容器充放电等场合。实心陶瓷电阻无感,可靠性极高,根据不同的应用分为功率型和脉冲型两种。

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在选用功率电阻的时候,如何选择以及避免常出现的误区。首先阻值选用:原则是所用电阻器的标称阻值与所需电阻器阻值差值越小越好。误差选用:时间常数RC电路所需电阻器的误差尽量小。一般可选5%以内.对退耦电路,反馈电路滤波电路负载电路对误差要求不太高。可选10%-20%的电阻器。 额定电压:当实际电压超过额定电压时,即便满足功率要求,电阻器也会被击穿损坏。额定功率:所选电阻器的额定功率应大于实际承受功率的两倍以上才能保证电阻器在电路中长期工作的可靠性。 高频电路:分布参数越小越好,应选用金属膜电阻、金属氧化膜电阻等高频电阻。低频电路:绕线电阻、碳膜电阻都适用。功率放大电路、偏置电路、取样电路:电路对稳定性要求比较高,应选温度系数小的电阻器。退耦电路、滤波电路:对阻值变化没有严格要求,任何类电阻器都适用。

功率电阻的选用与选型时常见误区

功率电阻的选用与选型时常见误区

(1)要区别高功率和高脉冲的应用。
  在很多应用场合中,如电池组预充电,电容充放电,启动限流,电弧保护等应用中,电阻并不需要在大功率下长时间连续工作,而是需要承受一个或多个周期性的脉冲能量,最适合这种应用场合的是高能抗脉冲类型的电阻,而不是大功率电阻。当然,选择一个足够大功率的电阻也可能会满足这类需求,但潜在的风险依然存在。比如,大功率线绕电阻只有电阻合金丝是导电的部分,这些电阻合金丝的重量相对于整个电阻器而言只占很少的一部分,在受到短时高脉冲冲击的时候,热量没有时间通过绝缘基体和辅助散热器传导出去,所以这些很细的电阻丝本身需要承受一个脉冲能量,这可能导致电阻直接损坏或发生潜在的风险。很多线绕电阻并不是为高能高脉冲场合设计的,所以在材料和工艺上并没有考虑到实际的脉冲负荷,一旦应用于脉冲电路很容易发生故障。目前最流行的高能电阻是无感实心陶瓷电阻,这种电阻在高能抗脉冲的应用中,相比较线绕电阻节约90%以上的空间,同时可靠性提高10倍以上。

(2)不重视散热设计,功率空间预留过度或不足。
  在第一章中我们有讲到,电阻器的功率就是它的散热能力。而电阻器的散热能力可以通过合理的散热设计来加以提升,比如合理的布局,加装散热器,风冷,水冷,油冷散热等。有些电阻尤其是平面功率电阻严重依赖于散热器,一个TO220封装的平面功率电阻,在加装合理散热器的情况下其额定功率可达50W,但在不加散热器的情况下其功率只有1.5W。

(3)对线绕电阻存在的电感估计不足
  众所周知,线绕电阻的最大缺陷就是存在电感,通过无感绕组的方法可以得到一个低电感的线绕电阻,但也并非完全无感,在频率为几百赫兹的电路中可以忽略这些电感。但在广播通讯设备等的高频负载中就不能再使用线绕电阻了。膜式平面功率电阻和实心陶瓷电阻都可以提供无感的特性,这些电阻的寄生电感低至nH级别,在高频高脉冲的应用中,不但要求电阻具有无感的特性,同时也要求电阻具有高能抗脉冲的特性,如成本允许,实心陶瓷电阻最为合适。



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