通过Kory Schroeder, Stackpole Electronics Inc.产品营销和工程总监。
对于大电流,轴向引线绕线电阻器通常是很好的候选者,因为他们可以处理高达10w和双重熔断器。
当一项任务需要在较长时间内消耗千瓦功率时,线绕电阻器通常是一个合乎逻辑的选择。这些电阻器以其承受大电流的能力而闻名。线绕电阻器具有几个可调参数。这使它们比薄膜电阻有优势。
电阻器制造商可以根据特定的设计要求定制绕线,并优化其性能。设计工程师应该了解哪些电阻属性是可调的,以及调整如何影响设备和系统的性能。
线绕电阻器天生具有电感性,因为它们的制造方法与线绕电感完全相同。电感量因尺寸和值的不同而有很大差异,但通常在10 nH到10 μH之间。设计人员经常要求线绕电阻器具有较低的电感或非电感绕线。为了获得电感更小的线绕,电阻器制造商通常使用更小的线尺寸,这具有更高的电阻率。更小的导线可以通过更少的匝数提供所需的电阻值。这种做法的一个副作用是降低处理功率脉冲的能力,因为导线质量具有较低的电阻。
埃尔顿·佩里绕线法可以产生非电感绕线电阻。埃尔顿·佩里绕组使用在单个零件上以相反方向缠绕的两个元件,两个元件本质上都是要求电阻值的两倍。绕组技术有助于消除磁场,降低电感至0.1至1nh之间。然而,尽管它们被称为无感绕线电阻器,但它们仍然有一些电感。此外,埃尔顿·佩里绕线工艺需要两个精密风力操作。因此,它的制造成本要高得多,大约是普通绕线零件的两倍。
需要处理更高的功率,或脉冲功率,可以强制使用更大直径的电线,这降低了电线的电阻率。这种做法可以大大提高可用来耗散电能的电线质量。有两个潜在的副作用。首先,电阻电感上升,因为它需要更多的回合来获得一个给定的电阻值。其次,对于处理高电压也可能有一些顾虑。足够高的电压会引起绕组之间的电弧。因此,紧密排列的绕组更容易发生电弧,特别是当涂层或成型中存在空隙时。
有两种方法设计电线伤口以承受高电压。最简单和最便宜的方法是减小导线尺寸,提高导线元件的电阻率。这允许绕组更少的匝数,在绕组之间创造更大的间距。宽间距最大限度地减少了内部电弧的风险,无论在涂层或模具周围是否有空洞。这个过程也降低了零件的电感。因此,电阻器将能够处理更少的整体脉冲功率或脉冲能量。这些因素可能与特定的设计相关,也可能与特定的设计无关。但重要的是,设计师要理解与处理高电压能力相关的权衡。
简单地减小线径将不能用于具有高电压和高脉冲能量的应用。这些应用要求元件导线涂覆。即使绕组互相接触,涂层也能保护电阻器不发生电弧。然而,涂层线更难焊接,有更高的制造成本,所以它只在绝对必要的时候使用。
当然,任何电力电路设备的一个潜在缺点是过热的可能性和潜在的着火的影响下足够高的过载。电阻器制造商,如Stackpole Electronics,可以建立具有可靠和可重复熔合特性的线伤口。
获得熔合作用的一种方法是使用能集中热能的涂层材料,这样热能就不会散失到周围的空气中。然后随着过载,该部件迅速熔合,通常与低热应力的PCB和周围的组件。这种方法不会降低零件承受短期脉冲的能力。另一种产生熔断器作用的方法是减小导线的尺寸。这种方法的优点是产生的电阻器仍然很容易制造,而且比第一种方法便宜。一个限制是该组件处理短期脉冲的能力较差。
由于对更小更轻电子产品的持续需求,现在可以在表面安装包中获得单层压敏电阻器和模塑线伤。表面贴装压敏电阻器使用的本质是一个5或7毫米的单层半导体材料压入磁盘。这种类型的设备的当前和能量处理范围是有限的。
然而,表面贴装封装的模压线伤口现在可以发现额定功率高达5w。尽管这些设备价格偏高,但它们相对来说体积小、重量轻、可靠。单层压敏电阻器在表面安装组件中已经得到了更广泛的应用,特别是随着额定功率高于3w的表面安装线伤口的发展。
总而言之,线绕电阻器与压敏电阻器串联使用要比任何薄膜电阻器可靠得多,因为它们更坚固,需要更多的能量来熔合。此外,金属电极、无铅面电阻和表面安装的耐脉冲芯片的电阻都将随着长时间暴露在浪涌中而开始偏移。最终这些设备将会融合。当这种情况发生时,保护方案就失效了,受保护的电路就暴露出来了。
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