电源设计中易被忽视的小电阻

在现代电子产业中，贴片电阻经常是电子产品内部最多的器件，而它们却又经常被我们所忽视，导致各种不可预测的产品故障出现。电源设计中，电阻的选型以及布局也至关重要，本文将为你介绍电源设计中的电阻细节。

 

也许你曾经试过，产品在客户使用一段时间后，电路却无缘无故失效，电路有可能看起来完好无损，也可能烧毁了一大片。在你绞尽脑汁都找不到问题的时候，不妨先将目光放到那些小小的贴片电阻上面。

 

两个关键参数和降额曲线

 

先来看看某厂家五种常用封装电阻的参数表。其中表中有两个值：额定工作电压和最大工作电压。

 

表1
 

 

额定工作电压是与功率挂钩的，计算公式是：
 

V = √R*P

 

而最大工作电压是在额定功率下，该电阻可以承受的最大电压。但是要注意！看下面这个图。可以看出额定功率是在最高环境温度70℃的条件下标注的（不同厂家，系列可能有微小区别，在设计之初和问题查找的时候应该核实清楚。）

 

图1 电阻温度降额曲线

注意事项：

 

1、设计和使用贴片电阻时，当最大功率超过其额定功率，其可靠性会降低。一般按额定功率的70%降额设计使用。当环境温度超过70℃时，必须进一步降额。

 

2、工作电压一般按最高额定电压的75%降额设计使用。瞬态电压不能超过最大工作电压，否则有击穿的危险。

 

3、对于电阻值小于1Ω电阻，电阻的关键参数为额定电流和最大工作电流，而不是额定电压与最大工作电压。使用此类电阻时，电阻流过电流大，建议直接使用电流有效值计算电阻的实际工作功耗。

 

电阻在过功率的情况下，一般会出现两种情况：

1、瞬时过功率：电阻外观基本没有变化，但是电阻已经开路。

2、长时间过功率：电阻温度极高，其阻值发生变化，如果在恶劣的条件下，就会烧毁开路。

 

图2 瞬间过功率损坏，外观基本没变化，其实已经开路
 

图3 长时间过功率，电阻高温直接碳化烧毁

PCB布板也有讲究

 

贴片电阻的另外一种常见的损坏是机械损伤后呈开路状态，后续导致电路异常（器件外观有可能正常）。下面是几个小建议：

 

1、如果是手折板的话（极少使用，无法机器分板，毛刺大），贴片电阻长度方向平行于PCB板边，零件受的应力小；如果是V-CUT的话，贴片器件长度方向垂直于PCB边，零件破裂可能性较小。

 

2、元件如果与连接处垂直，到连接处的距离建议要≥4mm，若平行，距离建议要≥1.5mm。

 

3、在成本允许的情况下，适当加厚PCB板厚度，特别是面积比较大的板子。（下面是两个简单的示意图，实际情况请实际分析。）

 

图4 手折板简单示意图
 

图5 V-CUT板简单示意图

合理减少种类

 

下图是两颗电极氧化了的贴片电阻（电极表面有点黑），别看它们现在好好的，一旦电路进入了恶劣的工作状态（高温高湿），电阻就会因为虚焊而使电路工作在不可预测的状态，继而损坏。

 

图6 氧化的电阻
 

除了要保证采购的电阻在保质期内和仓库提供合适的保存环境（具体参照实际产品手册）以外，我们工程师作为使用者，也尽可能减少使用特殊阻值的电阻，以减少这种风险。

 

尽管贴片电阻以性能稳定著称，但是如果我们能在每次使用之初，都不厌其烦的回忆一些细节，就可以尽可能减少小概率事故的发生，大大提高产品稳定性。