電位電阻傳感器的工作原理,在開關電路中,電阻有何作用?該如何為...

2020-11-22 電子發燒友

電位電阻傳感器的工作原理，在開關電路中，電阻有何作用？該如何為電阻選型

發表於 2017-06-08 14:43:38

　　電位電阻傳感器的工作原理

　　電位器是一種常用的機電元件，廣泛應用於各種電器和電子設備中。它主要是一種把機械的線位移或角位移輸入量轉換為與它成一定函數關係的電阻或電壓輸出的傳感元件來使用。它們主要用於測量壓力、高度、加速度、航面角等各種參數。

　　電位器式傳感器具有一系列優點，如結構簡單、尺寸小、重量輕、精度高、輸出信號大、性能穩定並容易實現任意函數。其缺點是要求輸入能量大，電刷與電阻元件之間容易磨損。

　　電位器的種類很多，按其結構形式不同，可分為線繞式、薄膜式、光電式等；按特性不同，可分為線性電位器和非線性電位器。目前常用的以單圈線繞電位器居多。

　　1、線性電位器


　　階梯特性、階梯誤差和解析度

　　1.2非線性電位器

　　非線性電位器是指在空載時其輸出電壓（或電阻）與 電刷行程之間具有非線性函數關係的一種電位器，也稱函數電位器。常用的非線性線繞電位器有變骨架式、變節距式、分路電阻式及電位給定式四種。

　　1.3負載特性與負載誤差

　　1.4　電位器的結構與材料

　　由於測量領域的不同，電位器結構及材料選擇有所不同。但是其基本結構是相近的。電位器通常都是由骨架、電阻元件及活動電刷組成。常用的線繞式電位器的電阻元件由金屬電阻絲繞成。

　　在開關電路中，電阻有何作用？該如何為電阻選型

　　開關電源電路中電阻的選用，不僅僅考慮電路中平均電流值引起的功耗，還要考慮耐受最大峰值電流的能力。

　　其典型例子為開關MOS管的功率取樣電阻，在開關MOS管到地之間串聯的取樣電阻，一般此阻值極小，壓降最大不超過2V，按功耗來算似乎不必採用大功率電阻，但考慮到耐受開關MOS管最大峰值電流的能力，在開機瞬間此電流幅度比正常值大很多。同時，該電阻的可靠性也極為重要，如果在工作中受電流衝擊而開路，則該電阻所處印製電路板上的兩點之間將產生等於供電電壓加上反峰電壓的脈衝高壓而被擊穿，同時還將過流保護電路的集成電路IC擊穿。

　　為此，一般該電阻均選用2W的金屬膜電阻。有的開關電源中用2-4隻1W電阻並聯，並非增大耗散功率，而是提供可靠性，即使一隻電阻偶爾損壞，還有其他幾隻，以避免電路出現開路現象發生。 同樣道理，開關電源輸出電壓的取樣電阻也至關重要，一旦該電阻開路，取樣電壓為零伏，PWM晶片輸出脈衝升到最大值，開關電源輸出電壓急劇升高。另外還有光電耦合器（光耦）的限流電阻等等。

　　在開關電源中，電阻的串聯運用很常見，其目的不是為了增大電阻的功耗或者阻值，而是為了提高電阻耐受峰值電壓的能力。

　　電阻在一般情況下，對其耐壓不太留意，實際上功率和阻值不同的電阻是有最高工作電壓這一指標的。當處於最高工作電壓時，由於電阻極大，其功耗並未超過額定值，但電阻也會擊穿。其原因是，各種薄膜電阻是以薄膜的厚度控制其阻值外，對高阻值電阻還在薄膜燒結以後，以刻槽的方式延長薄膜的長度，阻值越大，刻槽密度也大，當用於高壓電路時，刻槽之間發生打火放電造成電阻損壞。因此開關電源中，有時故意用幾個電阻串聯組成，以防止這一現象的發生。

　　例如常見的自激式開關電源中的啟動偏置電阻、各種開關電源中開關管接入DCR吸收回路的電阻，以及金屬滷化物燈鎮流器中的高壓部分應用電阻等等。

　　PTC和NTC屬於熱敏性能元器件。PTC具有很大的正溫度係數，NTC則相反，有很大的負溫度係數，其阻值與溫度特性、伏安特性和電流與時間關係都與普通電阻完全不同。

　　在開關電源中，正溫度係數的PTC電阻常用於需要瞬間供電的電路。例如它激驅動集成電路供電電路採用的PTC，當開機瞬間其低阻值向驅動集成電路提供啟動電流，待集成電路建立輸出脈衝後，再由開關電路整流電壓供電。

　　在此過程中，PTC因通過啟動電流溫度升高，阻值增大而自動關閉啟動電路。NTC負溫度特性電阻被廣泛應用於開關電源的瞬間輸入的限流電阻，用以取代傳統的水泥電阻，不僅節能，還降低了機內溫升。 開關電源在開機的瞬間，濾波電容的初始充電電流極大，NTC迅速升溫，待電容充電峰值過後，NTC電阻因溫度升高阻值減小，在正常工作電流狀態下保持其低阻值，使整機的功耗大為減小。

　　另外，氧化鋅壓敏電阻也常用於開關電源線路中。氧化鋅壓敏電阻有極快速的尖峰電壓吸收功能，壓敏電阻的最大特點是當加在它上面的電壓低於它的閥值時，流過它的電流極小，相當於一隻關死的閥門，當電壓超過閥值時，流過它的電流激增，相當於閥門打開。

　　利用這一功能，可以抑制電路中經常出現的異常過電壓，保護電路免受過電壓的損害。壓敏電阻一般接在開關電源市電輸入端，能夠吸收電網感應雷電高壓、在市電電壓超高時，起到保護作用。

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