电阻的选型

首先确认电阻的基本参数

  • 1、阻值大小;

  • 2、精度,常规使用优选1%精度;

  • 3、额定功率和体积,优先选择常规功率的体积,具体参见下表1;

  • 4、温漂,有特殊要求的应用,比如传感器应用,必须关注此参数带来产品性能的影响;

  • 5、工作温度范围,超过70摄氏度的环境必须降额使用;

  • 6、电阻类别,贴片厚膜电阻,贴片薄膜电阻,线绕电阻等,普通应用为贴片厚膜电阻或者薄膜电阻。

具体选型原则

  • 1、电阻阻值优先选用10系列,12系列,15系列,20系列,30系列,39系列,47系列,51系列, 68系列,82系列;
  • 2、贴片电阻优选0603和0805的封装,0402以下的封装禁选;
  • 3、插脚电阻优选0.25W, 0.5W,1W,2W,3W, 5W,7W,10W ,15W;
  • 4、对于电阻的温漂,J档温漂不能超过500ppm/℃,F档温漂不能超过100ppm/℃,B档温漂不能超过10ppm/℃;
  • 5、慎选电位器,如果无法避免,选用多圈的;
  • 6、 优选贴片封装;
  • 7、特殊场合电路如反馈电路,电流/电压采样检测电路选无感电阻,精度越高越好。

电容的选型

铝电解电容

缺点

体积大,ESR(等效串联电阻)大,感抗较大,温度敏感;

适用场合

温度变化小、工作频率低(<25kHz)的场合;

选型规则

  • 1、需快速充放电的场合禁用铝电解电容;
  • 2、寿命:普通应用中选择标准型、寿命1000HR~3000HR(为价格考虑,慎选长寿命型),优选2000Hr;
  • 3、耐压:降额使用,3.3V系统取10V、5V系统取10V、12V系统取25V、24V系统取50V;48V系统选100V;
  • 4、在发热元件附件使用,慎选电解电容;
  • 5、滤波电路,按(电路额定电压+噪声叠加后)的电压峰值*(1.2—1.5)选择电解电容耐压;
  • 6、额定电压*1.3 作为电容器的浪涌电压,工作电压>160V时,额定工作电压+50V作为浪涌电压;
  • 7、 降额标准参见GJB/Z35 《元器件降额准则》 ;
  • 8、工作温度:铝电解电容必须选用工作温度为105度的;
  • 9、容值:优选10、22、47系列;25V以下禁选224、105、475之类容值型号(用片状多层陶瓷电容或钽电解电容替代);
  • 10、极性:对于高压型铝电解电容保留400V,禁选无极性铝电解电容;
  • 11、 封装:优先选用贴片的铝电解电容。

钽电解电容

优点

在串联电阻、感抗、对温度的稳定性方面与铝电解电容相比优势明显;

缺点

工作电压较低。

选型规则

  • 1、漏电流要求较高的场合,不选钽电解电容,需选用薄膜电容;
  • 2、耐压:降额选用,禁止选用耐压超过35V以上的,3.3V系统取10V、5V系统取16V、12V系统取35V;
  • 3、10V、16V、35V为优选,4V、6.3V、50V为禁用(用铝电解电容替代),电源输入级或低阻抗环境使用,推荐降额到0.3,电源输出级及一般应用环境推荐降额0.5;
  • 4、封装:插脚式钽电解电容禁选。

片状多层陶瓷电容

选型规则

  • 1、选用基本原则:高谐振频率,ESR越小越好;
  • 2、Q值:高Q值陶瓷电容慎选,只用在射频电路上;
  • 3、封装:0603、0805优选、1206、1210慎选、1808以上禁选;
  • 4、耐压:优选25V、50V、100V; 106(含)以上容值的耐压不大于25V;
  • 5、容量:优选10、22、33、47、68系列;
  • 6、材料:优选NPO、X7R、X5R,其它禁选。

电感的选型

电感选型时考虑的因素

  • 1、体积大小;
  • 2、工作频率;
  • 3、开关频率下的电感值为实际电感值;
  • 4、线圈的直流阻抗(DCR)越小越好;
  • 5、 工作电流应降至额定饱和电流的0.7倍以下;
  • 6、交流阻抗(ESR)越小越好;
  • 7、Q因子越大越好;
  • 8、屏蔽类型优先选择屏蔽式;
  • 9、工作频率和绕组电压不可降额。

磁珠的选型及应用

磁珠滤波机理

磁珠的外形与电感相似,其作用也是滤波,其主要功能是吸收电源、信号上的噪声干扰。

电容的滤波,其原理是在高频时构建一条通到地的低阻抗通道,以便将噪声泄放到地。在设计中,一般是采取宁滥勿缺的原则,即布放尽量多的电容,这样做不仅浪费大量宝贵的PCB面积,而且许多电容并没有真正的发挥作用,造成无用成本的上升。而由电感构成的低通滤波器,甚至无法将噪声泄放到地上,其工作原理是将噪声予以反射,噪声仍在电路里四处游串;低通滤波的另一个缺陷是,其应用频率范围一般都只是在几十MHz之内,无法有针对性地滤除某些特定频率上的高频噪声。

可以看出两种滤波方式都没有真正的消灭噪声,只是改变了噪声的传播路径。而磁珠在一定频带内能反射噪声,在一定的频带内还能吸收噪声,转化为热量。磁珠的阻抗Z由电阻成分R和电抗成分X共同决定。在低频阶段,X起主导作用,磁珠主要体现为电感性,功能是反射噪声;在高频段,R起到决定作用,磁珠主要体现电阻性,功能是吸收噪声并将噪声转化为热量。两者的临界点就是下图曲线上,R和X相等的频率。因此,临界点所在频率越高,体现电阻性频带越宽,对低频噪声的吸收能力越弱;临界点所在的频率越低,磁珠体现电阻性频带越宽,对噪声的吸收能力越强。

磁珠特性

电路设计中磁珠选型要点

在磁珠选型时,需要仔细分析电路上信号和噪声所处的频带,所选择的磁珠应满足——电路噪声的频带大于磁珠转化频率,以便使磁珠吸收噪声而不是反射噪声;电路的信号频率尽量小于磁珠转化频率,以防有效信号被磁珠衰减。
对于串联了磁珠的线路,磁珠的转化点频率越低,线路振荡和波形失真越小;反之越大。
除了转换点频率外,磁珠选型还需要考虑额定电流、直流电阻和谐振频率等因素。考虑电阻生成的压降问题、选择谐振点高的磁珠。需要注意的是,转换点的频率与谐振频率在意义上是不同的。

理解要点

  • 1、磁珠的转换点频率越低,线路振荡和波形失真越小,反之则越大
  • 2、磁珠的工作电流不能大于其额定电流,设计中需要考虑到由于直流电阻的存在而造成压降
  • 3、当工作频率高于谐振频率时,磁珠表现出电容性
  • 4、磁珠的转换点频率和谐振频率在意义上有所不同

磁珠和电感的比较

不同点

  1. 电感和磁珠都可以滤波,但是机理不一样。电感滤波是将电能转化为磁能,磁能将通过两种方式影响电路,方式一是重新转化为电能,表现为噪声;另一是向外部辐射,表现为EMI(电磁干扰)。而磁珠是将电能转为热能,不会对电路构成二次干扰 。
  2. 电感在低频段滤波性能较好,但在50MHz以上的频段滤波性能较差;磁珠利用其电阻成分充分吸收高频噪声,并将其转换为热量,达到彻底消除高频噪声的目的。
  3. 从EMC(电磁兼容)的层面说,磁珠是将电能转为热能,因此具有非常好的抗辐射功能,是常用的抗EMI器件,常用于用户接口信号线滤波、单板上的高速时钟器件的电源滤波等。
  4. 电感和电容构成低通滤波器时,由于电感和电容都是储能器件,因此两者的配合可能产生自激;磁珠是耗能器件,与电容协同工作,不会产生自激。
  5. 一般而言,电感的额定电流相对较大,因此电感多用于需要大电流的电源电路上,如用于电源模块滤波;而磁珠一般仅用于芯片级电源滤波。
  6. 磁珠和电感都具有直流电阻,磁珠的直流电阻相对于同样的滤波性能的电感更小一些,压降更小。

重要参数

  1. 额定电流。当电感的工作电流超过其额定电流时,电感值迅速减小,但电感器件未必被损坏;而磁珠的工作电流超过其额定电流,将会对磁珠造成损害。
  2. 直流电阻。用于电源线路时,线路上存在一定的电流,如果电感或磁珠本身的直流电阻较大,则会产生一定的压降。因此选型中,都要求选择直流电阻小的器件
  3. 频率特性曲线。电感和磁珠的厂家资料都附有器件频率特性曲线图。选型中,需要仔细参考这些曲线,以选择合适的器件







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