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什么是功率电阻器？
功率电阻器用于通过将能量转化为热量来耗散能量。它们旨在在重负载下保持稳定的性能，并安全地处理热条件。
功率电阻器的物理尺寸通常比其他电阻器大，并且专为更高的负载而设计，通常超过 1 瓦。计算这些电阻器的额定功率遵循熟悉的公式 P =I²R，其中 P 是功率，I 是流过电阻器的电流，R 是电阻器值，单位为欧姆。对于电源电路应用中的电阻器寿命，额定功率应大于特定应用中实际耗散功率的 2 倍。
功率电阻器应用
功率电阻器用于各种应用，从输配电网络到除颤器。下面列出了一些示例应用程序：
大电流和制动
大电流功率电阻器可用于运输和半导体行业的负载测试和动态制动。这些类型的电阻器采用模块化和可扩展的设计，使设计人员能够找到合适的大电流/制动电阻器，使其设计中性能最佳，尤其是在电机减速时。
大电流电阻器可以改善从标准电流负载到电机制动的各种应用，例如火车和电梯。
运输和汽车级功率电阻器
运输解决方案通常根据精确的规格进行定制;但是，它们可以灵活地满足大多数电力需求。此类电阻器设计用于承受恶劣环境。应用范围包括动态制动、自定义控制和照明，以及军事地面设备、建筑设备、雪地摩托、自卸卡车和各种非公路车辆。农业和建筑应用也存在定制解决方案。
功率电阻器的种类
功率电阻器有不同类型，具有不同的额定值、物理形状、结构和尺寸。
下面列出了一些类型的功率电阻器：
此类电阻器有许多不同的额定功率，具体取决于所需的应用、安装和电阻范围。
顾名思义，这些电阻器是使用缠绕在陶瓷等非导电材料芯上的绝缘线制成的。电线通常是不良导体，例如镍铬，并且具有不同的长度和材料成分以控制电阻值。
当碳电阻器开始失去其有效性时，通常使用绕线电阻器。设计人员需要意识到，这类电阻器可能会影响电路在高频下的行为模式，因为与其他类别的功率电阻器相比，它们的电感特性更高。
陶瓷复合功率电阻器
陶瓷基功率电阻器的功率范围为 1/2 瓦至 1k 瓦。陶瓷功率电阻器的一些应用包括高功率缓冲电路、电机控制、雷达、除颤器、断路器、高压电源、医疗设备等。
无感陶瓷复合电阻器具有超越其他类别电阻器（如绕线电阻器和薄膜电阻器）的优势。这是因为它们没有易发生故障的电阻膜或电线。这使得复合电阻器在电线和薄膜可能失效的高脉冲应用中表现出色。陶瓷电阻器还具有化学惰性，具有出色的热稳定性，因此具有更好的耐用性和安全性。
厚膜电阻器和薄膜
这两种类型的电阻器看起来非常相似，但厚膜和薄膜技术却大不相同。让我们更深入地了解一下。
电阻层的厚度是厚膜电阻器和薄膜电阻器之间的明显区别。但是，在它们的创建中也存在规格差异和工艺差异。薄膜使用溅射，这是一种物理气相沉积 （PVD） 工艺，而厚膜使用丝网印刷。
由于其复杂的制造工艺，薄膜电阻器的规格受到严格控制。它们的厚度通常为 0.1 微米，具有严格的公差、良好的稳定性和较低的电容。
相比之下，厚膜电阻器的厚度可以达到 1000 倍（100 微米），并且具有高电阻值、高电压能力和较低的容差。厚膜电阻器也比薄膜电阻器具有更高的电容。
金属氧化膜与碳膜电阻器
顾名思义，碳膜电阻器在陶瓷绝缘体基板上放置一层碳膜。它可以承受高温，但温度系数为负。换句话说，它在高温下随着时间的推移具有较差的抵抗能力。
相反，金属氧化膜电阻器在绝缘陶瓷棒上使用锡氧化膜层。与碳膜电阻器相比，这提供了卓越的电压和温度系数。
电阻器的热噪声取决于电阻器的类型以及它与电阻、带宽和温度的相互作用。绕线电阻器和薄膜电阻器具有低噪声。碳膜和金属氧化物膜以噪声较低而闻名，其中金属氧化物膜的噪声设计比碳膜低。
因此，金属氧化膜电阻器用于低噪声应用。金属氧化膜电阻器具有更好的公差水平（低至 0.1%），而碳膜电阻器的最小公差为 2%。
电阻器注意事项
在为应用选择合适的电阻器类型时，需要检查几个关键因素。单个电阻器可能只占电路成本的一小部分，但功率电阻器可能会成为整个电路的损坏源。
电阻器经常用于更高电压的电路应用。验证电阻器的适当额定电压非常重要，尤其是在这些高电压应用中，以确保它不会失效。电阻器是自热元件，必须能够处理其特定电路中的功率耗散。
此外，设计人员应注意确保他们的电阻器在电阻随温度漂移时继续按预期工作。除了检查电阻温度系数 （TCR） 外，还要检查电阻的电压系数 （VCR）。电阻值仅在稳定电压条件下是固定的。虽然电压波动通常不如温度驱动的变化那么重要，但会导致不可接受的电阻变化。
电阻器还必须满足其工作电路部分的安全参数和规格。最好选择额定功率大于其可处理功率的电阻器。如果功率电阻器在其额定功率以上工作，其工作寿命可能会缩短，并可能发生短路。功率耗散的一般准则是使用能够承受电路中预期最大功率两倍的电阻器。
许多种类的电阻器在外观上看起来非常相似。一些电阻器也可能具有相同的规格——初始容差、噪声、负载寿命稳定性等。但是，每种类型的电阻器可能由不同的电阻材料制成，并且可能以不同的方式生产。设计人员需要小心，因为在某些情况下，所选的电阻器可能会在电路中表现出不同的性能特征。
安全提示
电阻器不能抵抗燃烧，可能会散发出烟雾、气体等。此外，电阻器在溶剂中长时间浸泡时容易失去特性。设计人员需要牢记这些事项，以避免对外围元件和电路板造成任何损坏。
一些功率电阻器可以屏蔽，即安装在金属或陶瓷外壳中，或者作为其结构的一部分涂有树脂。这将有助于确保其性能、可靠性和稳定性不受影响。
如果保护涂层碎裂或脱落，电阻器的性能可能会受到影响。为避免损坏涂层，最好不要使用硬钢工具放置电阻器。
某些应用可能会使电阻器受到不规则电流浪涌和尖峰的影响。设计人员还应注意所选元件可以在短时间内承受增加的负载。
即使施加到电阻器的功率水平在额定功率范围内，由于布线模式、相邻元件产生的热量、电路板设计等因素，电阻器的温度也可能急剧升高。
设计人员还应注意印刷电路板的任何弯曲都不会使电阻器受到异常应力，这可能会损坏器件或影响其性能。