BOSHIDA電源模塊 開關(guān)電源中的基本元件 電阻及其分類

在詳細介紹設(shè)計高性能開關(guān)電源(簡稱SMPS，大家也常稱之為開關(guān)電源或簡單地稱之為“變換器”)之前，有必要回顧一下電源中使用到的元器件，了解它們的特性，清楚它們對設(shè)計的影響。從表面上看來，電源只是各種各樣電子元器件的堆砌，但選擇好這些元件往往是設(shè)計人員面臨的一個重大挑戰(zhàn)，也是一項很費精力的工作。電子產(chǎn)品特別是消費電子產(chǎn)品，電源系統(tǒng)設(shè)計時總需要平衡性能、成本、效率、可靠性和開發(fā)周期等各方面要求，而這些要求之間經(jīng)常相互沖突，在元器件級別做出的決策有時可能會決定設(shè)計項目的成敗。所以在本章里，我們會對這些元器件作一個概述，當(dāng)然，由于篇幅所致，這里不可能包含所有碰到的問題。

1.電阻及其分類

電阻是最基本的電子元器件之一， 它在電源中的應(yīng)用和在其他場合中的應(yīng)用沒有太多的區(qū)別，所以考慮的問題點也基本上一樣。但為了設(shè)計好一個電源，我們還是有必要對電阻各種類型和特性進行簡要論述。

1.1碳膜電阻

碳是一種良好的導(dǎo)電體，將它與諸如陶瓷之類的非導(dǎo)電材料混合時，可以制成各種阻值的電阻，這些電阻穩(wěn)定性好，成本低。“碳膜復(fù)合”電阻最初是用固體復(fù)合材料制成的，但現(xiàn)在采用更多的是在絕緣芯上使用沉積碳膜制成。電阻值范圍可以從小于1Ω到大于10MΩ，承受的功率水平也可以從1/8~5W。

隨著半導(dǎo)體集成度的提高，半導(dǎo)體廠商也傾向于將更多的電阻加入到集成電路中，盡管這使電阻的使用數(shù)量在減少，但電子電路中電阻還是普遍存在的。并且，在一些需要編程電壓大小，進行閾值設(shè)定和增益調(diào)節(jié)的模擬電路中，它們?nèi)匀皇株P(guān)鍵。現(xiàn)在隨著生產(chǎn)自動化的普及，為了與自動化表面貼裝生產(chǎn)技術(shù)(SMT)兼容，電阻通常更多的是以更小的貼片(SMD )形式制造的。

1.2 金屬膜電阻

電阻也可以通過真空沉積，將各種金屬以圓柱或片狀形式沉積在陶瓷基底上制成金屬膜電阻。這種技術(shù)比碳復(fù)合材料制造的電阻呈現(xiàn)更高的穩(wěn)定性、更高的精度、更低的噪音和溫度系數(shù)，但是成本卻要高出碳膜技術(shù)不少。并且阻值可以在制造過程中進行激光微調(diào)，達到0.1%的精度等級，而溫度系數(shù)范圍可以在5-25ppm/℃ ( 1ppm,即為百萬分之一)。

1.3其他類型電阻

對于大功率、大電流的電源，會用到各種材料和封裝形式的繞線電陽這些電阻在電源中的一個常見應(yīng)用是作為電流分流器，它們的阻值非常低，用于獲得較小壓降( 通常低于100mV )來間接測量電流。用繞線形成電阻有可能引入寄生串聯(lián)電感，這會對具有快速變化的電流產(chǎn)生負(fù)面影響，如產(chǎn)生干擾或是導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確，然而，可以利用雙向繞線寄生電感相互抵消的原理，雙向繞線電阻可以很大程度上消除這種影響。

如果需要非常低阻值的電阻時，可以利用印刷電路板( PCB)中銅箔走線阻抗構(gòu)成電阻，但是設(shè)計時必須考慮到銅很大的正溫度系數(shù)，銅箔走線的電流處理能力也存在相同的缺陷。使用PCB走線的好處在于，電阻本身已經(jīng)存在，設(shè)計者只需要定義一個特定幾何形狀來滿足所需要的阻值即可，如圖3.2所示。

審核編輯：湯梓紅