~終極武器VISHAY “MELF” 薄膜電阻幫你解決浪湧脈衝傷害~
你是否遇過系統無緣無故的掛掉,零件莫名其妙的被燒毀。Debug 半天也找不到原因? 事實上任何的電路,都可能會遭遇脈衝衝擊。脈衝是一種突發事件,比如浪湧衝擊,靜電放電或者是電磁信號干擾。而電路中的大部分器件沒有足夠的能力抵抗這些衝擊,所以我們需要設計保護電路來保護這些器件。典型的保護電路有使用電阻用作旁路或將衝擊波吸收。這個電阻就必須具有高脈衝承受能力。
何謂浪湧電流(inrush current)
浪湧電流(inrush current)是一種電源啟動時產生的峰值電流(spike of current)。
也指由於電路異常情況引起的使結溫超過額定結溫的不重複性最大正向超載電流。當電源啟動時電流對其電容充電的暫態至穩態電壓的電流即稱為浪湧電流(Inrush Current)。在電容器前端沒有連接任何阻尼時交流或者直流電網瞬間造成電容器類似短路效果。當然瞬間浪湧電流也會導致整個系統的壽命減損。
舉個簡單的例子來說,大家都知道印度的電力系統非常的不穩定,電壓忽高忽低不說,隨時想斷就斷毫不客氣。但當電力恢復的瞬間就會產生浪湧電流。
而這脈衝就會對你家的電器造成危害,尤其是對智能電錶; 試想如果你家的電錶在用了3~5年後它已經有了20%的誤差,如果正誤差你每個月的電費變貴20%,那你肯定上街抗議大罵電力公司是不良的吸血怪獸。但如果負誤差你每個月的電費相反的變便宜20%,電力公司一定跳腳想方設法的把損失討回來,決不讓你佔到一丁點便宜。
所以如何保護系統不受脈衝影響至關重大。電阻器的脈衝負載能力由其散發脈衝能量的能力決定。這取決於許多電阻器屬性,特別是其幾何外形、所使用的微調圖案及電阻膜材料。在電阻層中,脈衝能量通過電損耗轉換為熱。所產生的熱量取決於脈衝能量,並造成電阻器溫度上升。
對於持續時間非常短的脈衝,所產生的熱累積在電阻膜中。如果電阻膜材料是均質的,則這些熱呈均勻分佈。但是,電阻器會在膜過熱時受損。隨著脈衝持續時間增加,散發的熱量取決於電阻器的傳熱能力。最後,負載可能被視為連續的且容許脈衝負載接近額定散熱量。
另外,重複性脈衝會使電阻膜無法完全冷卻,導致溫度累升。這種效應使電阻器對連續脈衝串負載的承受能力低於對單發脈衝的承受能力。而在所有的貼片電阻裡,VISHAY 的 CMB 0207 碳膜電阻的抗脈衝能力是“地表最強”。最大尺寸的 0207 封裝的碳膜 MELF 電阻,可以承受高達 2000W 的脈衝。是保護電路與信號和電源輸入線免受浪湧脈衝損害的完美選擇。
現今的智能電錶中早已大量的使用VISHAY MELF電阻,你可以參考下圖的設計。
這種電阻也適用於面臨強電磁干擾或靜電放電的電路。該產品可廣泛用於汽車、電信、工業和醫療設備等行業。
這是其獨特圓柱形設計帶來的一個顯著特性。除了標準的金屬膜技術,MELF 電阻器還有碳膜版本,可進一步加強其脈衝負載能力。
傳統的厚膜電阻 R chip因其雜質及切割方式容易在表面累積大量的熱,使其處理脈衝負載能力非常的差。
而一般的薄膜精密電阻因其材料精純及均勻的切割讓其抗脈衝負載能力大增。
薄膜MELF電阻器設計實現了均勻的微調圖案和大有效電阻面積。其圓柱形狀支援沒有轉捩點的螺旋形圖案,如下圖。此外,有效膜面積實現數倍增加,使之成為同類外殼尺寸下迄今最大功率的SMD膜電阻器。
除了電阻器幾何形狀和膜材料以外,其他生產相關因素(如整潔的切邊;膜與陶瓷襯底之間的良好黏合,以促進導熱;或者其他電阻器材料(如陶瓷襯底)的熱性質)也可能對電阻器的脈衝負載能力有很大影響。因此,高品質製造和電阻器組成要素的良好匹配變得非常重要。
圖提供了標準厚膜片式電阻器以及具有類似外殼尺寸(1206 / 0204)的先進厚膜片式、薄膜片式及薄膜MELF電阻器和0207外殼尺寸碳膜MELF電阻器的破壞性脈衝負載限值。
脈衝和脈衝保護應用中的高峰值功率要求SMD電阻器具有充分的高脈衝負載能力。SMD電阻器在脈衝負載下失效的原因是短時間內器件中聚集了大量的熱。先進碳膜MELF電阻器的設計特地結合了針對高脈衝負載能力的最重要特性:
- 經過驗證的耐脈衝圓柱形設計,提供最大有效電阻膜面積
- 螺旋形微調圖案,避免局部電流密度增強
- 碳膜材料及其無可比擬的熱穩定性
最大外殼尺寸(0207)碳膜MELF電阻器是SMD器件中的脈衝負載能力之王。其性能比同類外殼尺寸的電阻器高一個數量級以上。你可在以下的連結中找到符合您需求的MELF電阻器。
https://www.vishay.com/resistors-fixed/melf/
參考資料:
https://www.eet-china.com/news/201708311547.html
https://www.vishay.com/products/
https://wenku.baidu.com/view/d8b00147cc7931b764ce151a?fr=prin
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