技术前线:新款电阻具有更高功率

上网时间: 2007年10月01日? 作者:鲁思奇? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:高功率电阻? 电阻?

电阻有许多类型,电源应用中最常用的两种是金属薄膜电阻和绕线电阻。电阻制造商面临的最大挑战,是在同样的封装尺寸中提供更高的功率负载,不管是用于小型电子器件还是大型工业设备。虽然高额定功率是厂商追求的目标,但它不能引起过多的热量。在具体的电源应用中,许多工程师仍将依赖过时的碳化合物电阻(尽管面临供应问题和较高的价格),因其电感较低(inductance-free)。本文讨论的重点是金属薄膜电阻和绕线电阻。对于电阻来说,封装越大,它所能够承载的功率就越高。但今天的市场要求电子产品的尺寸不断缩小,这意味着需要更小的元件。同时,要求元件具有更好的散热性能和较小的公差,而随着功率上升这两项必然会随之上升,这样就给电阻开发人员带来了严峻的技术挑战。

电阻制造商正在加强其功率电阻产品,以同样尺寸或者更小尺寸的封装提供更高的功率及更好的散热。此外,有些厂商推出的电阻能够在275℃的温度下工作,可以耐受恶劣的环境条件,包括汽车和工业应用。也有些厂商为这些应用开发出了散热器电阻和表面贴装电阻。美国Stackpole Electronics的产品工程经理Kory Schroeder表示:“标准电子设备的尺寸不断缩小,正在迫使人们在更小的电路板空间容纳更高的功率器件,因此需要每平方英寸能够承载更高功率的功率电阻。”Schroeder表示,额定功率及热量上升也非常关键。功率电阻需要满足UL对于电路板温度不能超过105℃的要求。他说,如果电路板接近这个温度,设计人员就会开始感到不安。

此外,效率更高的电源意味着电阻需要具有更严密的公差和更高的温度系数(TCR)。Schroeder表示,在小型化趋势出现以前,公差并不是关键要求,但现在设计人员通常要求公差不得大于5%。他指出,另一方面来说,工业设备变得越来越大,而且功能越来越多,这种趋势需要功率较高的电阻。一般情况下,采用金属薄膜电阻还是绕线功率电阻是由额定功率决定的。如果要求的额定功率低于5瓦,则典型的选择是金属薄膜电阻;如果功率要求高于5瓦,则设计师将采用绕线电阻。这意味着重迭应用通常出现在5瓦的功率上。

在过去一年里,这些趋势推动厂商展开新产品开发。Stackpole和BI Technologies等厂商提高了电阻的散热性能。Stackpole重新设计了它的HPC系列产品,表面贴装电阻的尺寸为0.5×0.5英寸,能够在自然空气散热状态下处理5瓦的连续功率。该产品的占位面积与典型的3瓦绕线表面贴装电阻相同。Stackpole表示,在200-lfm或400-lfm风冷条件下,其额定功率可以分别提高到10瓦和12.5瓦,不会超过105℃的电路板温度限制。

Stackpole还推出了采用2512封装的RHC高功率厚膜片状电阻,能够承受2瓦的功率。它采用了特殊材料和工艺,温度比标准的2512片状电阻低30℃,而且焊点温度远低于105℃。该公司的TR系列TO-220功率薄膜电阻器中还增加了30瓦和50瓦产品。这类电阻通常与其它功率IC一起安装在散热器旁边,保持25℃的温度,允许这些小型器件能承受较大的功率。

BI Technologies推出的BHP75系列75功率电阻采用三种散热方法。该系列采用TO-220 open-screened基板封装,而且基板上具有一个绝缘锥形文氏管,以实现最大散热效果。这种设计强迫热空气升到文氏管上方,然后离开电阻器。同时,厂商在不断提高电阻的功率。美国KOA Speer Electronics推出了WK73宽端子扁平片状电阻,具有较高的额定功率和较好的散热性能。WK73S3A采用1225封装,额定功率为1.5瓦。相比之下,该公司的RK73B3A采用2512封装,额定功率为1瓦。

为了提高精度和稳定性,TT electronics旗下IRC Advanced Film Division推出了MHP TO-247功率电阻,包括100瓦和140瓦两种款式。它们的电感和热阻都非常低。Stackpole目前拥有20瓦、25瓦和30瓦的表面贴装功率薄膜电阻。该公司还在其KAL铝壳绕线功率电阻系统中增加了100瓦和250瓦电阻产品。

技术前线:新款电阻具有更高功率_Vishay的D2TO20 20瓦厚膜功率电阻提供易于贴装的TO-263封装。_1
Vishay的D2TO20 20瓦厚膜功率电阻提供易于贴装的TO-263封装。

TT electronics旗下IRC Wire and Film Technology Division推出的产品也具有耐受高温的能力。CCW轴向绕线电阻、CAW绕线和CAF薄膜功率电阻的工作温度可高达275℃。IRC CMO金属氧化物电阻有标准和小型尺寸,70℃温度下的额定功率从0.25瓦到9瓦,最高工作温度为240℃。推出较高电阻值和电压的电阻厂商还包括Vishay Intertechnology,它的D2TO20 20瓦厚膜功率电阻符合RoHS指令,电阻值从0.010欧姆到550欧姆,采用紧凑的TO-263封装。


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