论
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贴片电阻数据手册上标的额定功率,从来不是在所有温度下都成立的。比如一颗 0603 厚膜电阻标称 0.1W,意思是它在规定条件下最多耗散 0.1W,而不是说把它放进 85℃ 的机箱里还能照样耗散 0.1W。很多高温失效、阻值漂移超标的案例,根子都在这里:选型时只看了常温功率,没看降额曲线。
降额曲线的形状很有代表性。以通用厚膜片式电阻常见的曲线为例:环境温度在 70℃ 以下时可以满功率使用;超过 70℃ 后,可用功率随温度线性下降,到 155℃ 左右降为零。不同系列的拐点温度和上限温度并不相同,有的系列上限更高或更低,所以这条曲线必须以所选型号的数据手册为准,不能凭印象套用。按这条曲线算,85℃ 环境下可用功率大约只有标称值的 82%,0.1W 的电阻实际只能按约 0.08W 来用。
为什么要这样打折?关键在于电阻真正怕的不是环境温度本身,而是电阻体自身的最高温度。电阻体温度等于环境温度加上自身发热带来的温升,电阻膜、保护层、端电极和焊点都有各自的耐温极限。温度越高,膜层老化、阻值漂移、焊点疲劳的速度越快,长期可靠性就越差。降额的本质,就是给电阻体温度设一个上限:环境温度高了,留给自身发热的余量就小了,可用功率自然要往下打折。有的手册还会注明曲线横轴是环境温度还是端电极温度,查曲线时要先确认基准,否则算出来的余量全是错的。
工程上有三个要点。第一,按电路可能遇到的最高环境温度查曲线,算出可用功率后再留 20%~30% 裕量,不要把降额后的数值用到顶。第二,功率降额和最高工作电压是双约束,实际允许的功耗取两者中较小的一个,脉冲、浪涌工况还要另外核算。第三,改善散热是最实在的办法:加大焊盘铜箔面积、打散热过孔、避免大功率电阻密排,必要时实测板温或壳温复核,而不是只在纸面上算。记住一句话:额定功率是带温度条件的,离开温度谈功率没有意义。
降额曲线的形状很有代表性。以通用厚膜片式电阻常见的曲线为例:环境温度在 70℃ 以下时可以满功率使用;超过 70℃ 后,可用功率随温度线性下降,到 155℃ 左右降为零。不同系列的拐点温度和上限温度并不相同,有的系列上限更高或更低,所以这条曲线必须以所选型号的数据手册为准,不能凭印象套用。按这条曲线算,85℃ 环境下可用功率大约只有标称值的 82%,0.1W 的电阻实际只能按约 0.08W 来用。
为什么要这样打折?关键在于电阻真正怕的不是环境温度本身,而是电阻体自身的最高温度。电阻体温度等于环境温度加上自身发热带来的温升,电阻膜、保护层、端电极和焊点都有各自的耐温极限。温度越高,膜层老化、阻值漂移、焊点疲劳的速度越快,长期可靠性就越差。降额的本质,就是给电阻体温度设一个上限:环境温度高了,留给自身发热的余量就小了,可用功率自然要往下打折。有的手册还会注明曲线横轴是环境温度还是端电极温度,查曲线时要先确认基准,否则算出来的余量全是错的。
工程上有三个要点。第一,按电路可能遇到的最高环境温度查曲线,算出可用功率后再留 20%~30% 裕量,不要把降额后的数值用到顶。第二,功率降额和最高工作电压是双约束,实际允许的功耗取两者中较小的一个,脉冲、浪涌工况还要另外核算。第三,改善散热是最实在的办法:加大焊盘铜箔面积、打散热过孔、避免大功率电阻密排,必要时实测板温或壳温复核,而不是只在纸面上算。记住一句话:额定功率是带温度条件的,离开温度谈功率没有意义。

