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限流电阻器的功能、计算和设计技巧

创作时间:

作者:

@小白创作中心

限流电阻器的功能、计算和设计技巧

引用

来源

https://www.pcbmay.com/zh-CN/%E9%99%90%E6%B5%81%E7%94%B5%E9%98%BB/

什么是限流电阻？

限流电阻对于电子电路调节电流的效率和安全性至关重要。PCBMay 的这篇文章将重点介绍其功能、工作原理和实际设计考虑因素，为可靠电路保护的计算和应用提供重要见解。

限流电阻用于保护电路免受损坏。它会将电流降低到最小且安全的水平。电路中的总电阻增加。它必须与电路串联工作。如果没有它，您可能会因为电流过大而烧毁组件。对于像LEDs。如果电流“过高”，LED 会很快烧坏。为了防止这种情况发生，我们使用限流电阻。

限流电阻如何工作？

你的电路有负载电阻 RL。R 是限流电阻，D 是齐纳二极管。电路电流将根据限流电阻流动。它是一种电阻，可以防止电流过低。它可以保护 LED 等敏感元件。如果负载 RL 减小，它将通过更多电流，通过齐纳二极管的电流更少。这有助于保持电流稳定以及您的组件安全。

限流电阻的用途

限流电阻可确保电路安全。限制流经您不希望发热的部件的电流量。它可防止过流损坏。

防护

它可以防止组件过热。与 LED 一样，许多部件仅支持有限的电流。如果电流过大，它们会烧坏。电阻器可防止电流过高。它不允许尖峰或浪涌损坏您的电路。这个简单工具的目的是让您的设备免于昂贵的维修。

电流控制

限流电阻可用于调节电流。这控制通过的电流变化量。对于需要稳定、精确电流的部件，它们很重要。它有助于 LED 均匀发光或帮助保持传感器工作正常。您的电路仍然受电阻控制且稳定。

分压

限流电阻还会分流电压在您的电路中。元件之间的电压降分布。这会阻止每个部件处于其“安全”电压范围内。LED 等部件需要这种平衡。每个部件都受到电阻器的保护，因此如果部件损坏，它将无法工作。它使您的电路既可靠又高效。

为什么 LED 灯电路需要限流电阻

LED 也相当敏感，需要保护以免过度当前如果电流过大，LED 很容易烧坏。它们只需要很小的稳定电流即可正常工作。为了控制电流，需要使用限流电阻。它使电流足够低，以适应 LED。在电路中，此电阻与 LED 串联。没有它，LED 会过热并停止工作。使用电阻器为电路增加电阻简单、容易、便宜。

限流电阻的电路设计步骤

设计带有限流电阻的电路很容易。为了保护您的元件，您需要正确的电阻值。这样做可以让您更轻松地计算和检查电阻。

步骤 1：计算电阻值

我们必须使用以下公式计算电阻值欧姆定律. 选择你的电源电压和 LED 值。电源电压必须减去 LED 的正向电压。分离出所需电流，然后除以结果。您将得到理想的电阻值。控制电流流动极其重要。

步骤 2：四舍五入为实际电阻值

您的值不一定与标准电阻匹配。但是，电阻仅提供特定值，例如 130Ω 或 150Ω。将其四舍五入到最接近的实际值。举例来说，假设您的结果是 133Ω，那么您可以取 130Ω 或 150Ω。选择适合您电路需求的匹配值。

步骤 3：了解电阻颜色编码

电阻值使用色带显示。每个色带代表一个数字或容差等级。通过读取这些色带找到电阻的电阻。这可以确保您获得的值与计算结果相同。这是一个很小但至关重要的准确性步骤。

步骤 4：根据要求验证实际值

使用相同的公式，但要插入实际电阻值而不是计算值。尽量让它符合电路的要求。找出电阻在最高和最低容差限度下的测量结果。还要找出它的功耗，以免过热。

如何计算限流电阻

使用欧姆定律，您可以计算出限流电阻。关键是要知道您的电源电压 (Vs) 和 LED 的压降 (Vled)。接下来，从电源电压中减去 LED 的压降。然后除以 LED 电流 (Iled)，最后。然后您就会得到电阻值 (R)。

公式为：R = (电源电压 – 前向电压) / I

如果您的 LED 是串联的，则将 LED 电压降 (Vled) 乘以 LED 数量 (X)。这可确保电路的电阻适当，并防止可能出现的 LED 过流。

单个 LED 的公式

对于单个 LED，你必须注意安全。如果过多的电流流过 LED，它们很容易烧坏。你必须计算正确的电阻值来保护你的 LED。

使用以下公式：R = （V_supply – V_LED）/ I_LED。

V_supply 是这里的电压源。LED 的正向电压是 V_LED。用电流术语来说，有 I_LED 流过 LED。通过执行此操作，您将获得正确的电阻值，从而可以保证 LED 的安全。

串联 LED 公式

当你将 LED 串联起来时，公式会发生变化。每个 LED 上的电压降会增加。但流过每个 LED 的电流保持不变。

要计算串联 LED 的电阻，请使用以下公式：R = (V_S-(V_L*n))/I。

这里，V_S 是源电压。V_L 是单个 LED 的电压降。n 是串联 LED 的数量。I 是所需电流。请务必查看 LED 数据表以获取正确的值。

并联 LED 公式

计算并联 LED 的限流电阻时，使用以下公式：R = （V_supply – V_LED）/ I_LED。

这里，V_supply 是电源电压。V_LED 是单个 LED 的电压降。I_LED 是每个 LED 所需的电流。在并联设置中，每个 LED 获得相同的电压。您分别计算每个 LED 的电流。然后将电流相加得到总电流。请记住，由于细微的差异，LED 的亮度可能会不均匀。

控制亮度的公式

要控制 LED 的亮度，需要两个电阻器：一个固定负载电阻器 (Rf) 和一个可变电阻器 (Rv)。当 Rv 设置为 0Ω 时，Rf 会限制电流。

要计算 Rf，请使用以下公式：R = (电源电压 – 设备电压) / 所需电流.

调节 Rv 会改变电流，从而影响 LED 的亮度。当 Rv 达到最大值时，它会降低电流并使 LED 变暗。通过调节电阻，您可以控制 LED 的亮度。增加电阻会使 LED 变暗，而减少电阻会使 LED 变亮。

限流电阻烧毁的原因

限流电阻器可能因多种原因而烧毁。以下是烧毁的几种原因及其避免方法。

限流电阻容量选择

选择合适尺寸的限流电阻非常重要。小电阻无法承受电流。这会导致电阻过热并造成损坏。因此，请选择能够长时间承受电流的电阻。它必须符合您的电路需求。良好的电阻可防止烧坏并安全操作。

滤波电容器劣化

滤波电容器的性能可能会随着时间的推移而下降，特别是在电路未使用的情况下。电容器电容器老化后可能会开始漏电或短路。因此，电路中会流过过大的电流。如果一段时间不使用，电容器在通电时可能会失效。使用前应始终检查电容器。这将防止不必要的电流尖峰并防止电阻器损坏。

旁路接触器或晶闸管故障

电路需要旁路接触器或晶闸管。发生故障时，限流电阻仍然连接时间过长。这意味着电阻必须承载过多的电流。一旦滤波电容充电到一定水平，旁路装置就应该激活。如果不激活，电阻会过热并烧坏。别忘了检查旁路系统是否正常工作。

选择限流电阻

选择限流电阻器就是为了做到这一点，它决定了有多少电流流过你的电路。为了选择合适的电阻器，你必须知道设备上的电压和电流要求。

如何选择 LED 限流电阻

因为需要通过 LED 的电流，所以首先要找出 LED 的电流和电压。大多数标准 LED 的典型电流约为 20mA。然而，高功率 LED 可能需要高达 350mA 的电流。此外，工作电压取决于 LED 的颜色。例如，蓝色 LED 需要大约 3.2 V，红色 LED 需要大约 2 V。了解压降和电流后，只需计算 R = U/I 并找到所需的电阻值。这可确保您不会向 LED 发送过多的电流，否则可能会损坏 LED。

如何选择齐纳二极管限流电阻

电压调节器需要齐纳二极管才能工作，还需要限流电阻。电阻两端的压降随着负载电流的增加而减小。它会通过齐纳二极管产生额外的电流，从而产生反向电压。您必须计算正确的电阻值以防止损坏。齐纳二极管的公式与 LED 相同：R = U/I。您将能够选择一个电阻，将电流保持在齐纳二极管的安全限度内，以便它能够正常工作。

其他不同的限流电路

您可以使用二极管、晶体管或 IC 来限制电流。这些替代方案是控制流量的有效方法。

限流二极管–串联的限流二极管与负载相连。它允许电流以正常方式流动，直到达到选定的阈值。当电流超过该阈值时，该二极管会阻止额外的电流。这可以防止电路消耗过多的功率并导致电路烧毁。
限流晶体管–可以用晶体管来制作电路以控制电流。它存在于先进的电源系统中。但是，晶体管可以一起使用以形成折返限流电路。同样，它们也可以用于基本的电源调节器中，并以简单的方式控制电流。
限流集成电路 –集成电路 (IC) 将几乎所有组件封装在一起。其目的是使用这些芯片来检测电路中的电流水平。IC 会进行调整，以使电流保持在预定义的限制范围内。这使得 IC 成为一种解决方案，可在复杂电路中产生紧凑而有效的限流效果。

关于限流电阻的常见问题

5V 的限流电阻是多少？

典型的 150 欧姆电阻器对于典型的 LED 来说是常见的。它限制的电流仅为 20mA 左右。要计算准确值，请使用以下公式：R = (Vsupply – Vcomponent) / I。其中，Vsupply 为 5V，Vcomponent 为 LED 的压降，I 为所需的 LED 电流。由于压降不同，不同颜色的 LED 需要不同的电阻器。如果使用更高的电阻，则使用的电流更少。

保险丝和限流电阻有什么区别？

保险丝和限流电阻器都可保护电路，但它们的工作方式不同。保险丝是一种安全装置。如果电流过大，它会断开保护系统的电路。限流电阻器会施加电阻来限制电流，而过载时限流电阻器不会断开电路。保险丝烧断时需要更换，但限流电阻器完好无损。在正常使用中，限流电阻器的电阻比这些保险丝高，这使其能够控制电流。家用电子产品往往具有保险丝，并且电阻器与LED等稍微敏感的元件一起使用。

我可以用什么来代替限流电阻器？

串联二极管是选择之一。它只允许电流在足够高的电压下流动。虽然二极管简单易用，但它们不太精确。限流模式的晶体管是另一种选择。此外，它可以提供更精确的控制，特别是在电流较大的情况下。但它需要另一个电路。最后，您可以使用电流调节器 IC。然而，这些 IC 有点贵，需要额外的电路，并且不能提供与保护和电流控制相同的精度。