資深工程師講述電路設計中的電阻與電壓問題 - 全文

2014年07月10日 09:43 來源:互聯網 作者:武曄卿 我要評論(0)

標簽:電阻(167871)電壓(112719)

  本文的作者武曄卿分享自己的《電路設計中的電阻與電壓問題》,自發表后至今有閱讀5724,59名讀者表示喜歡此文,評論41,博主也與網友在評論中互動。以下是博文內容:

  前兩日,遠方的朋友問我一個問題,在某IC卡電路的輸入端串接了0603的100歐電阻,端口打靜電多次后,阻值就變大成了幾千歐。我問下是否是膜式電阻,回答確認說是。下面就是出現此問題的原因了。

  常用電阻分兩種,線繞電阻和膜式電阻。往簡單里理解,膜式電阻的工藝是在骨架上做噴涂導電涂層,涂層材料當然是有一定電阻率的;線繞電阻的工藝是在骨架上纏繞環形螺旋狀電阻絲的。

  通過這兩種結構,其實就很容易的可以分析出,在靜電電壓的作用下,電阻可能發生的問題了。對膜式電阻,用形象的理解,導電涂層就如人頭上的頭發,高壓過來,就如拿個鑷子,刺溜薅一綹,就少一塊頭發,露出一塊頭皮。頭發就是那導電的涂層,導電的東西少了,自然阻抗就會變大了。多刺溜刺溜的薅幾下,弄成個截斷的禿瓢地帶,那就徹底斷路了。

  如果是線繞電阻,就是看成繞制的線圈,既然是繞制,就會有電感,突變的電脈沖,上升沿很陡,電感的作用導致傳導不過去,就會加之于繞組的線間,線間的間距又比較小,容易擊穿,一旦擊穿,線間短路,阻值會變小。

  以上兩種情況,描述的都是大電壓,小電流的情況才會發生的事情。這種狀態的特征,靜電都具備,是其非常經典的失效機理。

  我如上解釋了之后,朋友又提出一個問題,問“那一個具體的電阻,如何判定其抗ESD的電壓大小?”而且找出了幾個指標,問這幾個指標與ESD 有沒關系。

  Maximum Working Voltage 50V

  Maximum Overload Voltage 100V

  這兩個數值與ESD耐壓是沒關系的。工作耐壓的電壓是持續性的,而且能量較大,會有較大的持續電流電子器件的燒毀主要是因為電流流過導致的發熱Q=I2 R,而ESD是尖峰式脈沖,時間短,電壓高,能量小。這里的50V、100V都是針對工作耐壓的。而工作耐壓的損傷都是熱損傷,熱損傷的結果就可以想象了,膜式電阻的熱損傷一般是直接燒斷了。線繞電阻的熱損傷是電阻先變小,原因是繞線間的絕緣層燒化導致線間短路,但這個過程很短,很快就也會把導電絲燒斷了。

  一般電阻的工作耐壓,直插電阻在120-150V左右(僅是參考值,對不同的工藝的會有差別),比如同一個阻值的電阻,封裝小的和封裝大的也會有差別,貼片電阻工作耐壓會更小一點。

  而對于電阻的抗ESD損傷的電壓值,一般電阻的datasheet都是不給出來的,因為一點半點的靜電是沒問題的,但萬一真打得多了,打壞也是完全可能的。如果真有這方面問題,最好的辦法是加保護通路,在電阻之前,對地加靜電防護的TVS管。既然咱小電阻惹不起,只好躲得起吧…

  bigbigeasy

  直接用靜電儀打一下,測一下峰值電流,選一個滿足峰值功率降額的電阻就好了。這個很復雜嗎?

  武曄卿回復

  這么考慮這個問題是不對的。電阻的電壓要考慮兩個。一個是您剛提到的從功率角度考慮,這是其工作電壓;他的損傷機理是熱損傷,電流導致的;第二個是從工藝角度考慮,電壓高了后會破壞其結構,是電壓導致的,電流很小。

  jxhsl

  武老師,個人認為加TVS固然是好,不過增加成本,或許可以考慮加大電阻值, 或者是加濾波電容,加磁珠,這樣的低成本的方式來避免。

  小蕾L

  電路中最基礎并且用的最多的元件要數電阻,電阻在電路中主要是產生壓降,關于電路中電阻與電壓問題在電路設計中很重要。

  Miaomiao

  電阻器都有額定功率值的,電阻上的最大電壓應該根據電阻的額定功率來估算,相同封裝的電阻,不同的電阻值能承受的電壓不同。

  游客

  一般來說,電阻器都有額定功率值的,電阻上的最大電壓應該根據電阻的額定功率來估算,相同封裝的電阻,不同的電阻值能承受的電壓不同,所以用最大工作電壓來描述電阻的參數是不合適的。0603電阻的額定功率很小,小阻值的電阻放在端口打靜電很容易打化壞,應該在端口放置防靜電管。

  WLQ

  分析的有道理,有用。再比如二極管過流、反向過壓損壞后的狀態是短路?還是斷路?危害會是什么?環境溫度的變化對電子元器件會帶來什么后果?如果研究到位,可以預測后果,提前采取保護。像玉兔的環境惡劣,提前理論分析、預測就可以采取對策保護,克服難關……極需要這樣的細致分析。

  趙澤西

  高壓過來,就如拿個鑷子,刺溜薅一綹,就少一塊頭發,露出一塊頭皮。導致這個的原因是什么? 電阻是串聯在通路上的,除非有放電,否則電阻上的電壓差就是0V; 另:電阻的最高工作電壓和過載電壓并不是熱損傷的限制,熱損傷的限制是有功率來限制的。

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