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电阻器自发热影响的分析和计算

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  接触的电源知识越多,就发现有时越是基础的简单知识,知道的人却寥寥无几。就像抵抗器的自发热,基础的不能再基础,但是很多工程师却不知道甚至是忽略的。本篇文章当中就将对电阻器自发热的影响进行介绍,看过之后大家就会明白,这项不起眼的小知识在电源设计当中是多么重要。

  对于简化的比率计RTD系统的简化设计,需要考虑信号路径中电阻器自发热引起的误差,才能防止它们所导致的不希望出现的误差级。

  该设计针对比率计测量设计,因此模数转换器(ADC)的最终转换结果直接取决于参考电阻器 RREF的绝对值。由于RREF上有激励电流经过,因此它会消耗电源并发热,从而可引起电阻变化,影响系统精确度。此外电阻器自发热影响在电流感应或功率测量等众多其它应用中也很重要,其取决于电阻器绝对值,因为在电阻器消耗电源时它可能会改变阻值。

  电阻器的温度系数(或 TC)规定了电阻器温度变化时电阻的变化范围。电阻器TC的单位一般是每摄氏度百万分之一(ppm/°C)。一个1%电阻器具有大约 +/-100ppm/°C 的 TC,而高精度金属箔电阻器则提供不足 0.1ppm/°C 的TC。一般来说,较小表面安装组件(0201、0402、0603 等)在功率耗散方面效率较低,因此具有极高的自发热系数 θSH,有时高达 1000°C/W 以上!这些较小电阻器的额定功率级通常小于 0.1W,但其温度会随功率耗散极其快速地变化。尽管电阻器产品说明书中通常不提供自发热系数。

  电阻器自发热影响的分析和计算

  但通常都包含功率额定值下降曲线,您可通过该曲线反向计算出自发热系数。功率额定值下降曲线可在不超过最大指定温度情况下,针对环境温度规定电阻器的最大功耗。另外,电阻器也不可能在100%额定耗散(TMAX_PWR100%)、85°C 下工作。您可通过该温度、最大工作温度以及电阻器的功率额定值计算出针对SH 的值。您现在可凭借计算得出的自发热系数确定热增加量,从而可使用公式计算功率耗散所引起的电阻变化。因此,您可根据电阻变化确定对最终系统精度的影响。因此下次再设计需要高精度电阻器值的系统时,一定要考虑电阻器自发热因素!


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