基礎篇 -- 電阻電容電感選型

基礎篇 – 電阻電容電感選型

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以下內容爲個人經驗分享,僅供參考。

STC15實戰項目MP2451電源圖:
在這裏插入圖片描述
一、電阻
1、選型依據
阻值:電阻值;
封裝:常用封裝0201,0402,0603,0805,1206,1812等;
功耗:1/16W,1/10W,1/8W,1/4W,1/2W,1W,2W,3W等;
精度:1%,5%等。
2、選型方法
①、優先考慮阻值,對於不常見的阻值,可以通過電阻的串聯與並聯代替;
②、計算功耗: P = I²R 或 U²/R, 根據功耗,合理選擇封裝,一般0402的最大功耗爲1/16W,0603的最大功耗爲1/10W,0805的最大功耗爲1/8W,具體看電阻的選型手冊。
③、考慮精度:作爲反饋環路、分壓的電阻,一般選擇精度爲1%的,其它的,選擇精度爲5%的即可;
④、考慮成本:精度1%的比精度5%的貴,封裝不同,價格也有些差異,常用的封裝,價格稍微便宜些;
⑤、考慮PCB尺寸:板子越小,封裝儘量用小點的,比如手機一般用0201,迷你型產品,0402用的多, 一般的產品,0603居多;
⑥、考慮加工:尺寸越大,對加工工藝要求越低。 0603與0402一般加工廠可以生產,這個主要跟加工廠的機器相關;
⑦、考慮維修:尺寸越小,焊接難度越大。
3、選型實例
以STC15實戰項目MP2451電源圖說明:
①、考慮PCB板尺寸沒有要求,可能需要手工焊接,電阻選用常用0603封裝的;
②、R23與R24爲反饋電阻,選用精度爲1%的;
③、電阻功耗都比較小,沒有選擇更大封裝的尺寸。

二、電容
1、選型依據
容值:電容值;
電容類型:陶瓷電容,鋁電解電容,鉭電解電容等;
寄生參數:ESR,影響濾波效果;
封裝:插件封裝,貼片封裝;
價格:影響產品成本;
尺寸:影響結構;
精度:陶瓷電容受溫度影響較大,電解電容變化小些。

2、選型方法
①、優先考慮容值。 電容是儲能器件,容值越大,瞬間可以提供更多的能量。負載瞬間電流越大,容值選擇越大,如果容值偏小,瞬間無法提供足夠大的電流,電壓將被下拉,產生紋波,影響其它電路。 另外,由於寄生參數的存在,存在頻率響應,電容不是越大越好,合適最佳。 比如集成電路內部主要是開關電路,頻率較高,一般選用0.1uF的;
②、容值確定後,選擇電容的類型。 一般小於10uF的,優先選擇陶瓷電容,超過10uF,小於幾百uF的,可以選擇鋁電解與鉭電解電容, 超過幾百uF的,一般選擇鋁電解電容;
③、再選擇封裝,封裝選擇需要考慮耐壓、壽命、結構、加工、成本等,比如鋁電解電容,插件的比較便宜,貼片的好加工;
④、耐壓方面,陶瓷電容耐壓較好,鉭電解電容耐壓較差,鉭電解電容的耐壓值最好大於電路電壓的2倍左右;
⑤、壽命方面,鋁電解電容較差,內部電解質受溫度影響較大,設計時,不要靠近熱源;
⑥、其它方面,鉭電解電容價格較高,但封裝小,濾波效果好;鋁電解電容價格便宜,濾波效果稍差,一般與陶瓷電容並聯,減小ESR,提升濾波效果。

3、選型實例
以STC15實戰項目MP2451電源圖說明:
①、C24,MP2451輸入濾波電容,容值儘量大些,輸入電壓爲5-28V,此處選擇了22uF/35V的鋁電解電容,滿足要求;
②、C22與C23並聯,提升濾波效果。

三、電感
1、選型依據
感值:電感值;
電感類型:功率電感,普通電感,共模電感等;
電感參數;DCR,飽和電流,溫升電流;
封裝:插件封裝,貼片封裝(常用);
尺寸:影響結構。
2、選型方法
①、優先選擇電感類型:信號濾波,一般選用0603,0402等常用的貼片封裝;功率電路,一般選擇功率電感,功率電感屏蔽型的EMC效果更好,但價格稍貴;
②、選擇感值。濾波使用的,根據信號頻率計算;功率電感,一般根據電源IC手冊推薦的即可,影響紋波,負載動態響應等;
③、根據DCR,飽和電流,溫升電流選擇合適的尺寸,一般來說,尺寸越大,參數越好,但是價格越貴,同時,結構也會受到限制;
④、DCR越小越好,根據功率的I²R,DCR越大,發熱越大,電源功率轉換效率越低;
⑤、飽和電流必須大於電感流過的最大電流,如果電感飽和了,感值將急劇減小,失去儲能的作用,相當於一根導線,損壞電路;
⑥、溫升電流越大越好,發熱越小。

3、選型實例
以STC15實戰項目MP2451電源圖說明:
L1爲功率電感,飽和電流1.4A,遠大於負載電流。

四、小結
電阻電容電感是電路中不可缺少的無源器件,應用時需要合理的選擇,既滿足電路的功能,又滿足產品質量的要求。
電阻電容電感涉及的知識點很多,本文只是簡要的介紹了下,僅僅起到拋磚引玉的作用,日後設計過程中,需要不斷的總結經驗,溝通交流,以達到真正的理解,靈活運用。

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作者:劉傑,軟硬件技術10年,全職提供技術開發與技術服務、生產支持等。

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