电阻的分类及其应用场景详解

电阻的分类及其应用场景详解

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/m0_73326541/article/details/142452577

电阻是电子工程中最基本的元器件之一，广泛应用于各种电路设计中。从简单的限流、分压到复杂的信号处理和保护电路，电阻在电子系统中发挥着不可或缺的作用。本文将详细介绍电阻的基本概念、分类及其具体应用场景，帮助读者更好地理解和使用这一基础元器件。

1. 电阻的基本定义

电阻，顾名思义，就是阻碍电流大小的元器件。主要用来控制电压和电流，即起降压、分压、限流、分流、隔离、信号幅度调节等作用。常用计算公式：R = U / I。

电阻串联公式：R = R1 + R2 + ... + Rn；
电阻并联公式：R = (R1 * R2 * ... * Rn) / (R1 + R2 + ... + Rn)；
功率：P = U^2 / R； P = I^2 * R

2. 电阻的分类（按使用类型分类）

1. 贴片电阻

体积小，成本低，应用最为广泛，但功率比较小，耐压低。封装尺寸如下：

选型建议：

1. 按照功率选择合适的封装，P = U^2 / R。U是电阻两端的电压差。
2. 注意最大耐压值。保险起见电压值小于选型值的2/3，留有一定裕量。

功能：

1. 限流：I = U / R，限制电路电流大小，防止电流过高损坏后级电路。
2. 分压：Vout = Vin * R2 / (R1 + R2)
   
3. 上下拉电阻：将状态不确定的信号线通过一个电阻将其固定为高电平（上拉）或者低电平（下拉）。
4. 匹配电阻：在高速信号电路中，确保信号传输的准确度和质量，防止信号反射。例如485通讯发送和接收端加120Ω匹配电阻。
   
5. 0Ω电阻：单点接地；作为测量电流的预留接口；作为飞线，避免十字交叉布线，消除高频电路设计中的过孔电感、电容；在匹配电路参数不确定的时候，以0欧姆代替，实际调试时再确定参数。

2. 插件电阻

可分为碳膜电阻、金属膜电阻、金属氧化膜电阻、水泥电阻、熔断电阻、线绕电阻、大功率线绕电阻、零欧姆电阻。功率比贴片电阻大，应用在大功率场景。

阻值读取方法：

3. 电路采样电阻

阻值低，一般不高于1Ω，根据电路放大倍数；精确度高，精度一般在±1%以内，更高要求的用途时会采用0.01%精度；

一般串联在被测电路中，把电流转换为电压信号进行测量。由于阻值太小，所以采样电阻上的电压也比较小，一般要接放大电路，将电压放大后再由ADC采集测量。其中检测电路又可以分为高位检测和低位检测。

左侧为低位检测电路示意图，检流电阻Rshunt一端接负载，一端接地，缺点是可能会引起负载没有良好的接地。如果负载是含有高速处理器和模拟电路的精密电路时，有可能导致无法正常工作。但一般电路应用中没有问题。

右侧为高位检测电路示意图，检流电阻Rshunt串联在电源与负载之间，虽然有一丁点压降，但保证了负载良好的接地性能。

4. 热敏电阻（电阻值会随着温度的变化而变化的非线性电阻器）

NTC热敏电阻（负温度系数热敏电阻器）：温度越高，阻值越低。
PTC热敏电阻（正温度系数热敏电阻器）：温度越高，阻值越高。

可用来测量环境温度，常用电路原理图如下。

R66 NTC电阻与R63分压，分压公式为Vo = VCC * R66 / (R66 + R63)，分压值经过跟随器由ADC进行采集。例如NTC在25℃时电阻值为10K，则ADC采集的电压值为3V。

5. 压敏电阻

压敏电阻器是一种对电压敏感的电阻器。主要用于在电路承受过压时进行电压钳位，吸收多余的电流以保护后级电路。

保护原理：当加在压敏电阻上的电压低于它的阈值时，相当于一个小电容；当加在压敏电阻上的电压超过它的阈值时，流过它的电流激增，内阻急剧下降并导通，压敏电阻与电路并联使用，从而保护后级电路不被高电压损坏。常见应用电路：

选型关键参数：

1. 一般情况压敏电压取值为电路最大直流工作电压的1.5～2倍均可，AC电源时应考虑峰值。
2. 压敏电阻加在线对地之间的电源电路时，需要考虑漏电流对于产品的影响；压敏电阻加在信号电路时，防护器件的结电容需要根据保护电路信号速率来定，不能影响被保护电路的正常工作。

6. 电位器/可调电阻

可调电阻的电阻值的大小可以人为调节，以满足电路的需要。

7. 光敏电阻

光敏电阻（photoresistor or light-dependent resistor，后者缩写为LDR）是一种基于内光电效应的半导体元件，它的阻值依赖于入射光强的变化。入射光强增加，光敏电阻的阻值减小，入射光减弱，光敏电阻阻值增大。光敏电阻没有极性，使用时在其两端施加一个任意方向的外加电压，通过测量回路中的电流大小就可以反映入射光的强弱。

光敏电阻具有灵敏度高，响应速度快，稳定性好的优点。光敏电阻已经应用于照相机电子快门、火灾报警器、光控灯、自动窗帘、太阳跟踪系统、电子玩具等光自动开关领域。

选型参数：

1. 当有光照射时，流过的电流称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮电阻，用400-600Lux 光照射2 小时后，在标准光源（色温2856K）10Lux 光下的测试值。
2. 光敏电阻在一定的外加电压下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。外加电压与暗电流之比称为暗电阻，关闭10Lux 光照后第10 秒的阻值。
3. 最大外加电压：在黑暗中可连续施加给组件的最大电压。