許多電子電路都會遇到高脈沖負(fù)載。有些應(yīng)用經(jīng)常出現(xiàn)這些條件，例如在脈沖寬度調(diào)制（PWM）器件中。在其他一些應(yīng)用中，脈沖是偶發(fā)的，但也是不可避免的——源于電磁干擾信號（EMI）。由于電子元件的日益小型化或內(nèi)在局限，其脈沖負(fù)載能力常常不足以承受這些脈沖負(fù)載，所以需要對它們進(jìn)行保護(hù)。

無論脈沖負(fù)載是經(jīng)常的還是偶發(fā)的，都需要使用防脈沖電阻器，而 MELF 電阻器由于其卓越的脈沖負(fù)載能力而特別適合這種應(yīng)用——這是其獨(dú)特圓柱形設(shè)計(jì)帶來的一個(gè)顯著特性。除了標(biāo)準(zhǔn)的金屬膜技術(shù)，MELF 電阻器還有碳膜版本，可進(jìn)一步加強(qiáng)其脈沖負(fù)載能力。最大外殼尺寸（0207）碳膜 MELF 的脈沖負(fù)載能力不僅在 MELF 電阻器中，而且在所有 SMD 膜電阻器中都是最高的，從而使之成為高脈沖負(fù)載應(yīng)用的最佳選擇。

本文可幫助設(shè)計(jì)工程師通過確定需要考慮的脈沖屬性（如功率、持續(xù)時(shí)間和形狀）來為保護(hù)功能選擇最佳電阻器。為此，本文探索了脈沖對電阻器的影響和決定電阻器脈沖負(fù)載能力的因素，并舉例說明了碳膜MELF電阻器的優(yōu)勢。

應(yīng)用要求和優(yōu)點(diǎn)

PWM器件

PWM是一種非常常見的應(yīng)用，它用于各種汽車、工業(yè)和替代能源應(yīng)用，包括用于亮度控制的LED驅(qū)動器；使輸出電壓和頻率匹配3相AC驅(qū)動裝置的變頻器；以及用于速度調(diào)節(jié)的DC電動機(jī)驅(qū)動器。

圖1所示為DC電動機(jī)驅(qū)動器電路。其中，PWM通過以H橋分布的四個(gè)MOSFET的頻繁開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。電動機(jī)電壓于是由開關(guān)頻率及開關(guān)速度決定，開關(guān)速度則由柵極電阻器控制。盡管快速開關(guān)由于開關(guān)損耗低而更為有利，但會引起有害EMI信號或電路振鈴。由于柵極電阻器會遇到 PWM脈沖，所以必須有充足的脈沖負(fù)載能力。

圖1:帶有MOSFET柵極驅(qū)動器電路的PWM DC電動機(jī)驅(qū)動器，包括柵極電阻器RG

偶發(fā)脈沖負(fù)載

電子電路中對脈沖負(fù)載敏感的元件可通過集成專用子電路加以保護(hù)。這些子電路通常起旁路或負(fù)載吸收器的作用，并帶有從平滑電容器到電壓抑制二極管的各種元件。但常見元件是耐脈沖電阻器，插入之后用于吸收脈沖能量，或?qū)γ}沖敏感的元件上的脈沖電壓降至無危險(xiǎn)水平。偶發(fā)脈沖的來源是電網(wǎng)或電磁場攜帶的EMI信號，包括由開關(guān)動作引起的寬帶突發(fā)脈沖、由閃電造成的浪涌脈沖以及ESD。

使用RC-緩沖器電路可防止電磁場攜帶的EMI信號造成電系統(tǒng)中的突發(fā)脈沖或振鈴效應(yīng)。這些電路對開關(guān)器件上的電壓上升具有衰減效應(yīng)，并可散發(fā)諧振電路的能量。

圖2:浪涌脈沖保護(hù)電路

幾乎每一種電子應(yīng)用都會潛在地直接或間接暴露于雷擊，導(dǎo)致電子電路承受浪涌脈沖負(fù)載。浪涌脈沖為高能脈沖，電壓可達(dá)幾千伏。使用圖2所示的電路可防止靈敏元件受浪涌脈沖影響。為此需要使用瞬態(tài)電壓抑制（TVS）二極管把浪涌脈沖負(fù)載從應(yīng)用電路去除，并將其電壓穩(wěn)定于可接受的水平。電阻器在這里的功能是調(diào)節(jié)二極管電流。

選擇用于上述應(yīng)用的高脈沖負(fù)載能力電阻器時(shí)必須慎重。為此必須考慮一般應(yīng)用要求，如電阻器的公差和溫度系數(shù)。最后，關(guān)鍵因素是其脈沖負(fù)載能力，其必須足以承受最高預(yù)期脈沖負(fù)載。

脈沖負(fù)載對電阻器的影響
電阻器的脈沖負(fù)載能力由其散發(fā)脈沖能量的能力決定。這取決于許多電阻器屬性，特別是其幾何外形、所使用的微調(diào)圖案及電阻膜材料。

熱能和脈沖持續(xù)時(shí)間
在電阻層中，脈沖能量通過電損耗轉(zhuǎn)換為熱。所產(chǎn)生的熱量取決于脈沖能量，并造成電阻器溫度上升。

對于持續(xù)時(shí)間非常短的脈沖，所產(chǎn)生的熱累積在電阻膜中。如果電阻膜材料是均質(zhì)的，則這些熱呈均勻分布。但是，電阻器會在膜過熱時(shí)受損。隨著脈沖持續(xù)時(shí)間增加，散發(fā)的熱量取決于電阻器的傳熱能力。最后，負(fù)載可能被視為連續(xù)的且容許脈沖負(fù)載接近額定散熱量。

另外，重復(fù)性脈沖會使電阻膜無法完全冷卻，導(dǎo)致溫度累升。這種效應(yīng)使電阻器對連續(xù)脈沖串負(fù)載的承受能力低于對單發(fā)脈沖的承受能力。

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