作為硬件工程師,經(jīng)常要跑到環(huán)境實驗室去定位問題。為了復(fù)現(xiàn)一個高溫問題,需要跑到環(huán)境實驗室搭測試環(huán)境,關(guān)鍵溫箱就那么幾個,還要預(yù)約,經(jīng)常要排隊太麻煩了。于是我就自己作了一個再簡單不過的定位神器,就是給水泥電阻焊一個DC電源座子,然后插各種電源適配器,調(diào)整溫度。然后往某某芯片上放個幾分鐘,沒有問題,再換一個,問題復(fù)現(xiàn),問題聚焦到某個芯片上,在自己的工位上就完成高溫問題的定位。
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零歐姆電阻
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零歐姆電阻也叫跳線電阻(Jumper)。在電路設(shè)計中,為了調(diào)試方便或者作兼容設(shè)計經(jīng)常使用。例如在作預(yù)研設(shè)計時,為了調(diào)試時能測試芯片的每組電源的工作電流,通常需要用零歐姆電阻將電源分成多路。
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使用零歐姆電阻時,最常遇到的問題就是功耗怎么算,如何判斷選擇的電阻是否滿足要求?
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此時,就需要從電阻的規(guī)格書中獲取相關(guān)參數(shù),從下圖可以看出RC0402的零歐姆電阻,其電阻值不會超過50mΩ,額定電流不超過1A,由此就可以判斷電阻是否滿足設(shè)計要求。通常0402的零歐姆電阻都可以滿足1A以下的電流要求。
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原圖截自GENERAL PURPOSE CHIP RESISTORS - Yageo
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限流
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有些時候電路中需要一組幾十毫安的電源,但是其電壓在電路中其他地方都用不到,此時單獨弄一組DCDC或者LDO都不太合適,因為電流太小。此時可以使用穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路。
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分壓
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分壓例如ADC采樣電路,DCDC輸出電壓反饋,電平轉(zhuǎn)換等等。
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匹配電阻
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對于高速信號,PCB走線需要考慮傳輸線模型,要保證阻抗匹配,防止信號反射會影響信號完整性。阻抗匹配就是保證負(fù)載阻抗與傳輸線的特征阻抗相等以消除反射。最常用最簡單的就是源端串聯(lián)匹配,即在信號源端串聯(lián)一個電阻,該電阻和源內(nèi)阻之和等于傳輸線特征阻抗,這樣即使負(fù)載端不匹配,信號反射回來會被源端信號,不會再次反射。
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此外,還有各種非線性的靈敏電阻,可以用作傳感器、保護(hù)電路等等。
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3.2 電阻的選型
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選型簡單的說,就是根據(jù)器件的規(guī)格書,提取關(guān)鍵參數(shù),判斷是否滿足應(yīng)用的要求。
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3.2.1 固定值電阻
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常見類型的電阻的主要參數(shù)的對比如下圖所示,出貨量最大的應(yīng)該是厚膜電阻和金屬膜電阻。
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3.2.2 熱敏電阻
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PTC在電路中的主要作用和保險絲類似,就是過流保護(hù),區(qū)別就是保險絲是一次性的,而PTC是可恢復(fù)的,而很多時候換保險絲是不可接受的,影響客戶體驗。PTC也屬于安規(guī)器件,通常要求通過UL1439認(rèn)證。
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上圖是PTC的阻抗溫度特性,當(dāng)過流的時候PTC發(fā)熱,溫度迅速上升,PTC的阻抗迅速變大,形成斷路,斷路后電流下降,發(fā)熱減少,溫度下降,PTC恢復(fù)低阻抗。因此,PTC非常適合短時過流。
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保持電流
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選用PTC的時候,首先要考慮設(shè)計工作電流,不能超過PTC保持電流,此時PTC可以保持低阻抗?fàn)顟B(tài)。PTC的保持電流會隨著工作溫度的升高而降低,因此,工作溫度時需要考慮的重要因素。
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動作電流
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動作電流,即PTC進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài),斷路保護(hù)的電流。
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額定電壓
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即PTC能承受的最大電壓,超過額定電壓,PTC可能會被擊穿短路,進(jìn)而引起燒毀。因此,設(shè)計時要考慮各種情況下PTC的工作電壓不能超過其額定電壓。
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當(dāng)PTC斷路保護(hù)的時候,會承受整個電源電壓,PTC選型的時候,額定電壓要大于電源電壓。通常考慮降額到80%,即電源電壓12V,要選擇耐壓15V以上的PTC。
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在電源輸入端口,需要考慮浪涌防護(hù),此時要考慮最大的浪涌電流,乘以PTC的電阻,即PTC承受的浪涌電壓,不能超過PTC額定電壓。
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額定電流
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即在額定電壓下,PTC能承受的最大短路電流,短路電流超過額定電流,PTC將會損壞。
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直流電阻
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PTC直流電阻的存在,會使PTC存在一定的直流壓降,設(shè)計時要注意壓降后的電源電壓要滿足要求。
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