耐脉冲电压电阻和耐脉冲功率电阻之间的差异

电阻行业目前最重要的市场驱动因素之一是对耐脉冲电阻的需求。在某些情况下，设计规则或时间限制可能要求设计工程师过度设计其电路以适应脉冲事件。在许多其他情况下，选择正确的脉冲耐受电阻提供了减小设计尺寸、重量和成本的机会。处理浪涌事件的设计工程师必须了解耐脉冲电压电阻和耐脉冲功率电阻之间的显著差异。

过去，轴向引线电阻主导市场。有多种电阻技术用于脉冲应用。碳成分是多年前引进的技术，至今仍在使用。虽然与其他技术相比，该技术缺乏良好的精度和稳定性，但仍有一些应用与碳补偿电阻一样无法正常工作。这些应用往往要求高浪涌能量，同时需要低电感。 该应用还必须能够承受因温度、湿度甚至随时间漂移而产生的大范围电阻变化。线绕代表了另一种已经存在多年的电阻器技术，其浪涌处理特性是众所周知的。线绕可以在极短的时间内承受非常高的功率脉冲，而电阻变化极小；并且在某些情况下也能承受相对高的电压。然而，它们的电感比碳化合物器件高得多；即使是非感应缠绕的，对于高速开关电源来说，电感仍然太高。这两种技术都不适合高压脉冲。陶瓷复合电阻器擅长处理高电压和高能量脉冲；然而，它们通常只有10%的容差，尺寸有限，价格昂贵，整体稳定性不如线绕和薄膜电阻。

除了陶瓷成分技术，用于高压脉冲的轴向引线电阻选项通常采用薄膜元件。该元件通常是厚膜材料，其被浸渍以覆盖整个陶瓷芯表面，或者以蛇形图案印刷以实现更高的电压处理。这项技术价格低廉，是要求额定功率为3瓦或更低的应用的良好选择。

用于表面贴装应用的厚膜技术在过去几年中有了显著的改进。虽然它仍然只适用于要求连续额定功率为2瓦及以下的电阻的应用，但市场对更小、更低功率和表面贴装封装的需求很大。没有激光校准微调或激光校准微调有限的厚膜浪涌耐受电阻能够在小于100微秒的单个脉冲中处理超过4000瓦的功率。此外，0805大小的脉冲电阻现在可以处理相同持续时间的100瓦以上的单脉冲。标准厚膜芯片电阻在器件宽度上有一个激光微调，可以将电阻元件的有效宽度缩小40%。此外，不同生产批次之间，甚至同一批次内不同零件之间的激光微调量也有很大差异。这些变化导致这些电阻器的脉冲处理能力的相应可变性，并且使得使用标准厚膜芯片电阻器用于脉冲处理情况成为问题。耐脉冲芯片电阻器设计用于最大化电阻元件的可用宽度。这种设计大大减少或完全消除了电阻上出现电流拥挤的热点。这是片式电阻器脉冲处理的主要弱点和主要限制因素。

高浪涌处理能力使厚膜脉冲耐受芯片电阻器在以前需要更昂贵技术的应用中很受欢迎。由于其相对较低的成本和高可用性，这些厚膜脉冲耐受电阻通常可用于替换那些更昂贵的部件，同时仍能减少所用的整体印刷电路板面积和解决方案的重量。尽管有这些优点，但必须小心确保脉冲电压不超过技术的极限。此外，薄膜电阻仍然不是高能应用的理想选择，高能应用需要大量质量来吸收能量脉冲。然而，许多新兴市场，如发光二极管照明、低功率燃料电池和替代能源控制以及电机控制，使耐脉冲薄膜芯片电阻器成为当今发展最快的电阻产品之一。设计工程师经常提出的一个问题是，何时指定一个能够承受高脉冲功率或电流的零件，以及何时使用为高电压设计的零件。在薄膜电阻领域，这是一个需要理解的关键问题，因为每种类型的电阻元件的设计完全相反。对于高脉冲功率和脉冲电流处理，电阻元件宽度最大，但对于高电压脉冲处理时，电阻元件设计得又长又窄。目前，各种制造商提供了大量低成本、中压片式电阻。这些片式电阻器将具有通常的块状电阻元件替换为可丝网印刷的蛇形图案。延长电阻元件的长度提供了每单位长度电压应力的成比例降低，因此对于给定的芯片尺寸允许更高的电压处理。使用这种技术的芯片电阻器可以处理高达3000伏的连续工作电压，并且可以以5%的精度实现高达100M的电阻值。要求极高电压处理、高电阻值、低VCR、高精度或这些的某种组合的应用需要细间距蛇形电阻元件，这是通过丝网印刷无法实现的。这些电阻元件必须直接写在陶瓷衬底上。这种类型的厚膜印刷技术产生了精确和可重复的电阻轨迹其与丝网印刷设备相比具有低得多的噪声和录像机。具有这种电阻元件的片式电阻器可以实现高达50千兆欧姆的电阻值，并且可以保持低至0.5%的精确公差和低至25 ppm的TCR。这种精度在厚膜芯片电阻中很少见，在高压芯片电阻中更是如此。这种类型的片状电阻器可以处理高达40KV的高压脉冲，并具有适当的端子隔离以防止电弧放电。

最后，在一些应用中，低电阻值的电阻会受到高压脉冲的影响。如前所述，陶瓷复合电阻是这里的热门选择。然而，许多应用目前不需要额定功率或容差可从陶瓷组合物部件获得。对于这些情况，轴向引线或表面贴装成型线绕是一种流行的选择。线绕电阻器可以使用其上有薄涂层的元件线来设计，以防止绕组之间的电弧。另一种解决方案是选择每英尺具有特定电阻的线合金，从而需要更少的匝数来获得所需的电阻，从而扩大连续绕组之间的间隙并增加电压能力。在某些情况下，可以使用一种合金，这种合金可以在不减少总导线质量的情况下增加每英尺的电阻，从而在不牺牲脉冲功率处理能力的情况下产生具有出色脉冲电压处理能力的电阻器。 

耐脉冲电阻器正迅速发展成为一个动态市场。它们在新兴技术领域的广泛应用推动了更高功率处理、更高电压处理和更高精度的发展。碳成分、厚膜、陶瓷成分和线绕技术都提供了关键的性能优势，并将继续是未来电气产品的核心技术。