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  • MELF电阻最大的优势:防脉冲

  • 2019-10-29 19:29 254

许多电子电路都会遇到高脉冲负载。有些应用经常出现这些条件,例如在脉冲宽度调制(PWM)器件中。在其他一些应用中,脉冲是偶发的,但也是不可避免的——源于电磁干扰信号(EMI)。由于电子元件的日益小型化或内在局限,其脉冲负载能力常常不足以承受这些脉冲负载,所以需要对它们进行保护。


无论脉冲负载是经常的还是偶发的,都需要使用防脉冲电阻器,而 MELF 电阻器由于其卓越的脉冲负载能力而特别适合这种应用——这是其独特圆柱形设计带来的一个显著特性。除了标准的金属膜技术,MELF 电阻器还有碳膜版本,可进一步加强其脉冲负载能力。最大外壳尺寸(0207)碳膜 MELF 的脉冲负载能力不仅在 MELF 电阻器中,而且在所有 SMD 膜电阻器中都是最高的,从而使之成为高脉冲负载应用的最佳选择。


本文可帮助设计工程师通过确定需要考虑的脉冲属性(如功率、持续时间和形状)来为保护功能选择最佳电阻器。为此,本文探索了脉冲对电阻器的影响和决定电阻器脉冲负载能力的因素,并举例说明了碳膜MELF电阻器的优势。


应用要求和优点

PWM器件

PWM是一种非常常见的应用,它用于各种汽车、工业和替代能源应用,包括用于亮度控制的LED驱动器;使输出电压和频率匹配3相AC驱动装置的变频器;以及用于速度调节的DC电动机驱动器。



图1所示为DC电动机驱动器电路。其中,PWM通过以H桥分布的四个MOSFET的频繁开关来实现。电动机电压于是由开关频率及开关速度决定,开关速度则由栅极电阻器控制。尽管快速开关由于开关损耗低而更为有利,但会引起有害EMI信号或电路振铃。由于栅极电阻器会遇到 PWM脉冲,所以必须有充足的脉冲负载能力。

图1:带有MOSFET栅极驱动器电路的PWM DC电动机驱动器,包括栅极电阻器RG


偶发脉冲负载

电子电路中对脉冲负载敏感的元件可通过集成专用子电路加以保护。这些子电路通常起旁路或负载吸收器的作用,并带有从平滑电容器到电压抑制二极管的各种元件。但常见元件是耐脉冲电阻器,插入之后用于吸收脉冲能量,或将对脉冲敏感的元件上的脉冲电压降至无危险水平。偶发脉冲的来源是电网或电磁场携带的EMI信号,包括由开关动作引起的宽带突发脉冲、由闪电造成的浪涌脉冲以及ESD。


使用RC-缓冲器电路可防止电磁场携带的EMI信号造成电系统中的突发脉冲或振铃效应。这些电路对开关器件上的电压上升具有衰减效应,并可散发谐振电路的能量。
图2:浪涌脉冲保护电路


几乎每一种电子应用都会潜在地直接或间接暴露于雷击,导致电子电路承受浪涌脉冲负载。浪涌脉冲为高能脉冲,电压可达几千伏。使用图2所示的电路可防止灵敏元件受浪涌脉冲影响。为此需要使用瞬态电压抑制(TVS)二极管把浪涌脉冲负载从应用电路去除,并将其电压稳定于可接受的水平。电阻器在这里的功能是调节二极管电流。

选择用于上述应用的高脉冲负载能力电阻器时必须慎重。为此必须考虑一般应用要求,如电阻器的公差和温度系数。最后,关键因素是其脉冲负载能力,其必须足以承受最高预期脉冲负载。



脉冲负载对电阻器的影响
电阻器的脉冲负载能力由其散发脉冲能量的能力决定。这取决于许多电阻器属性,特别是其几何外形、所使用的微调图案及电阻膜材料。


热能和脉冲持续时间
在电阻层中,脉冲能量通过电损耗转换为热。所产生的热量取决于脉冲能量,并造成电阻器温度上升。


对于持续时间非常短的脉冲,所产生的热累积在电阻膜中。如果电阻膜材料是均质的,则这些热呈均匀分布。但是,电阻器会在膜过热时受损。随着脉冲持续时间增加,散发的热量取决于电阻器的传热能力。最后,负载可能被视为连续的且容许脉冲负载接近额定散热量。


另外,重复性脉冲会使电阻膜无法完全冷却,导致温度累升。这种效应使电阻器对连续脉冲串负载的承受能力低于对单发脉冲的承受能力。


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