MELF-резисторы. Конструкция, особенности, типоразмеры.
Конструкция, типоразмеры и отличительные особенности резисторов MELF
Среди резисторов для поверхностного монтажа есть довольно интересная разновидность, это MELF-резисторы. Основная их особенность, это цилиндрическая форма корпуса из-за которой такие резисторы ещё называют круглыми SMD-резисторами.
Аббревиатура MELF обозначает тип корпуса поверхностно-монтируемых компонентов и расшифровывается, как металлический электрод с безвыводными торцами (Metal Electrode Leadless Face).
Внешне MELF-резисторы выглядят вот так.
Отличительным преимуществом MELF-резисторов, и одновременно их существенным недостатком, является корпус в виде цилиндра. За счёт него, у MELF-резисторов площадь охлаждения резистивного слоя намного больше, чем у плоских SMD-резисторов аналогичного типоразмера.
Наибольшую популярность MELF-резисторы получили в Японии и Европе. В США они прижились хуже.
Конструкция MELF резистора.
Конструкция MELF-резистора мало чем отличается от устройства любого постоянного резистора. Основой служит стержень из высокочистой керамики (85…96%), как правило, из оксида алюминия (Al2O3, он же глинозём). На его поверхность наносится резистивный слой, который может быть из металла (metal film) или углерода (carbon film).
По бокам керамического стержня, на который нанесён металлизированный слой или плёнка из углерода прижимаются никелированные стальные заглушки, покрытые чистым оловом. Это торцевые контакты-выводы резистора.
Для достижения целевого значения сопротивления на поверхности резистивного слоя выполняется лазерная спиралевидная нарезка.
Проводящий резистивный слой покрывается лаковым покрытием для обеспечения его электрической, механической и климатической защиты.
Как уже было отмечено, MELF-резисторы выпускаются с резистивным слоем на основе металлической и углеродной плёнки.
Metal film MELF resistors (MELF резисторы с металлической плёнкой). ТКС таких резисторов мал (5…100 ppm/0С). Это результат использования металла в качестве основы резистивного слоя. Такие резисторы обладают малыми токовыми шумами. На основе MELF резисторов с металлической плёнкой изготавливаются прецизионные резисторы с допуском вплоть до 0,02%.
Carbon film MELF resistors (MELF резисторы с углеродной плёнкой). Из-за того, что основой резистивного слоя является плотная и однородная плёнка углерода, ТКС таких резисторов довольно велик и может достигать 250 ppm/0С и более. Несмотря на это, за счёт хорошей теплопроводности углерода (графита), который служит причиной большого ТКС, резисторы MELF с углеродной плёнкой прекрасно переносят импульсные нагрузки и являются рекордсменами по допустимой импульсной мощности среди всех поверхностно-монтируемых резисторов аналогичного размера.
За счёт цилиндрической формы корпуса, эффективная площадь резистивной плёнки у MELF резисторов примерно в три раза больше, чем у плоских SMD-резисторов с аналогичной площадью монтажа. Кроме этого керамический стержень имеет больший объём, что обеспечивает хорошую теплоёмкость.
Эти особенности делают MELF-резисторы незаменимыми, когда речь идёт о сферах применения, где важна стабильность, надёжность и устойчивость к импульсной нагрузке.
Недостатки MELF резисторов.
Из существенных недостатков MELF резисторов можно отметить большую последовательную индуктивность, которая образуется из-за спиралевидной топологии резистивного слоя.
Это существенно ограничивает применение резисторов MELF в высокочастотной аппаратуре, так как наличие паразитной индуктивности приводит к резонансу на частотах в несколько ГГц.
Кроме этого, образуется паразитная параллельная ёмкость между боковыми контактами, которая также нежелательна при работе резистора в высокочастотных схемах.
Несмотря на это, производители выпускают специальные серии высокочастотных MELF резисторов (например, MMU0102/MMA0204/MMB0207 HF от Vishay), которые способны работать на частотах вплоть до 10 ГГц.
В них, за счёт специальной, так называемой, «импульсной» или же «меандровой» топологии резистивного слоя удаётся снизить паразитную индуктивность, которая ограничивает их использование в СВЧ технике.
Как уже говорилось, основа в виде цилиндра даёт преимущества при охлаждении резистивного слоя, а, следовательно, увеличивает нагрузочную способность резистора. Но в то же время, круглая форма затрудняет процесс сборки, так как корпус может скатываться или разворачиваться при пайке. Понятное дело, что при массовом производстве это увеличивает процент брака и требует дополнительной настройки оборудования.
Из-за своей формы и связанных с нею трудностей в обращении, аббревиатура MELF на западе в шутку расшифровывается, как «Most End up Lying on the Floor», что переводится, как «Большинство в конечном итоге лежит на полу» 
Типоразмеры резисторов MELF.
MELF-резисторы выпускаются в корпусах трёх типоразмеров: 0102, 0204, 0207.
Эти три типоразмера эквивалентны по занимаемой площади трём типоразмерам плоских SMD-резисторов:
microMELF 0102 – 0805;
miniMELF 0204 – 1206;
MELF 0207 – 2512.
В таблице №1 приведены типоразмеры (в том числе метрические) резисторов MELF. В ней же указана соответствующая типоразмеру длина и диаметр корпуса.
Таблица №1. Типоразмеры резисторов MELF.
Тип корпуса | Типоразмер | Метрический типоразмер | Длина L, мм. | Диаметр D, мм. |
microMELF | 0102 | 2211M | 2,2 | 1,1 |
miniMELF | 0204 | 3715M | 3,7 | 1,5 |
MELF | 0207 | 6123M | 6,1 | 2,3 |
Определить типоразмер MELF-резистора можно обычной линейкой. Достаточно измерить его длину.
Далее на фото показаны резисторы типоразмера 0204 (он же miniMELF).
Кроме резисторов, в корпусе типа MELF выпускаются диоды, стабилитроны и даже конденсаторы. Диоды и стабилитроны в стеклянном корпусе MELF вы, наверняка, уже не раз встречали.
Довольно часто резисторы в MELF исполнении встречаются на печатных платах от автомобильной бортовой электроники. На следующем фото показана печатная плата от автомобильного контроллера BOSCH с целой россыпью MELF резисторов.
Параметры MELF-резисторов. Отличительные особенности.
Для начала поговорим о мощности рассеивания MELF резисторов (Таблица №2). Как и у плоских SMD-резисторов, их мощность также определяется типоразмером корпуса.
Таблица №2. Мощность рассеивания MELF-резисторов разных типоразмеров.
Типоразмер | Стандартная (Standart) мощность | Повышенная («Power») мощность |
microMELF 0102 | 0,2W | 0,3W |
miniMELF 0204 | 0,25W | 0,4W |
MELF 0207 | 0,4W | 1W |
Номинальная рассеиваемая мощность указана для температуры окружающей среды +70°C.
Стоит отметить, что стандартная мощность для MELF-резисторов составляет 0.2W, 0.25W и 0.4W соответственно. Но, за счёт своего необычного дизайна, MELF-резисторы способны выдерживать и большую мощность. Так, например, фирма Vishay в даташитах на свою продукцию указывает и повышенную мощность, приводя её в столбце «Power».
Дело в том, что MELF резистор может работать и на повышенной мощности, но при этом рекомендуется обеспечить хороший отвод тепла за счёт грамотного монтажа его на печатную плату, а также иметь ввиду сокращение срока службы компонента и дрейф сопротивления с течением длительного времени эксплуатации.
Высокотемпературные MELF резисторы (например, MMA 0204 HT, Vishay) допускают мощность рассеивания в 0,5W. Резистивная плёнка таких резисторов способна выдерживать без повреждения температуру вплоть до +175°C.
Типовые рабочие напряжения для резисторов MELF составляют 150V для типоразмера 0102, 200V для 0204 и 300V для 0207. Естественно, есть и высоковольтные серии, например, MMA 0204 HV, MMB 0207 HV (Vishay). Рабочее напряжение для резистора этой серии (типоразмер 0207) составляет 1000V.
По сравнению с плоскими SMD-резисторами, резисторы типа MELF с аналогичной площадью монтажа обладают большей импульсной нагрузочной способностью. Это относится как к MELF резисторам с металлической плёнкой, так и плёнкой из углерода.
Резисторы MELF с углеродной плёнкой являются рекордсменами по допустимой импульсной мощности. Более наглядно это представлено в презентации фирмы Vishay, где показан предел импульсной нагрузки для SMD-резисторов разных типов. В качестве тестового образца используется резистор сопротивлением 1 кОм, на который подаётся одиночный прямоугольный импульс длительностью 3 мс. Мощность импульса указана по шкале Pulse Power/W.
Как видим, MELF-резисторы с углеродной плёнкой (Carbon film MELF resistors) типоразмера 0207 выдерживают импульс мощностью до 2 kW (2 киловатта)!
Для сравнения, предел разрушающей импульсной нагрузки для стандартных толстоплёночных SMD-резисторов (Standard Thick Film Chip) типоразмера 1206 составляет всего 35W (35 ватт).
Рекордное значение допустимой импульсной мощности углеродных MELF-резисторов объясняется тем, что графит отлично проводит тепло. Его избыток, образующийся в результате воздействия мощных электрических импульсов быстрее рассеивается в проводящем слое углерода и отводится в керамический стержень MELF резистора, который обладает большим объёмом, а, стало быть и теплоёмкостью, чем аналогичные плоские SMD-резисторы.
В добавок к этому, спиралевидная нарезка резистивного слоя обеспечивает равномерное распределение тока, что позволяет избежать так называемых «горячих точек» – мест локального перегрева проводящего слоя, которые наблюдаются у плоских SMD-резисторов с тонкой и толстой плёнкой.
На рисунке показаны области перегрева, вызванные наибольшей плотностью тока в резистивном слое плоского тонкоплёночного SMD-резистора.
Похожая ситуация возникает и у толстоплёночных SMD-резисторов. Обычно, область перегрева образуется в самом узком месте резистивного слоя. На рисунке показан участок локального перегрева толстоплёночного чип-резистора с лазерной обрезкой типа L-Cut.
Наиболее востребованы MELF резисторы там, где имеются высокие импульсные нагрузки. Как правило, это аналоговые цепи силовой электроники. Миниатюрные SMD-компоненты, как правило, имеют недостаточную импульсную нагрузочную способность, которая является следствием их крошечных размеров.
Высокая импульсная мощность MELF-резисторов хорошо сказывается на их надёжности и стабильности в течение длительного срока службы. Именно поэтому их активно применяют в авионике, автомобильной, промышленной, телекоммуникационной и медицинской электронике. Везде, где нужна надёжная и стабильная работа.
Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать:
Что необходимо знать о резисторах? / Habr
Резистор: кусочек материала, сопротивляющийся прохождению электрического тока. К обоим концам присоединены клеммы. И всё. Что может быть проще?
Оказывается, что это совсем не просто. Температура, ёмкость, индуктивность и другие параметры играют роль в превращении резистора в довольно сложный компонент. И использовать его в схемах можно по-разному, но мы сконцентрируемся на разных видах резисторов фиксированного номинала, на том, как их делают и как они могут пригодиться в разных случаях.
Начнём с самого простого и старого.
Углеродный композит в проигрывателе
Их часто называют «старыми» резисторами. Они широко применялись в 1960-х, но с появлением других типов резисторов и благодаря достаточно большой себестоимости, их использование сейчас ограничено. Они состоят из смеси керамического порошка с углеродом, связанных при помощи смолы. Углерод хорошо проводит ток, и чем больше его в смеси, тем меньше сопротивление. Провода присоединяются с концов. Они покрываются краской или пластиком, служащими изоляцией, а сопротивление и допуск обозначаются цветными полосками.
Сопротивление таких резисторов можно перманентно изменить, подвергнув их высокой влажности, высокому напряжению или перегреву. Допуск составляет 5% или более. Это просто твёрдый цилиндр с хорошими высокочастотными характеристиками. Также они хорошо переносят перегрев, несмотря на свой малый размер, и всё ещё используются в блоках питания и сварочных контроллерах.
Однако их возраст не остановил меня от использования мешка таких резисторов, купленных мною в комиссионке с целью изготовления различных сопротивлений, которые были нужны мне для моего проекта муз. проигрывателя 555. На фото как раз моя поделка.
Производятся нанесением слоя чистого углерода на керамический цилиндр и последующего удаления углерода с целью формирования спирали. Итог покрывается кремнием. Толщина слоя и ширина оставшегося углерода управляют сопротивлением, а допуск таких резисторов бывает от 2%, лучше, чем у предыдущих. Благодаря чистому углероду сопротивление меньше меняется с температурой.
Температурный коэффициент сопротивления углеродно-плёночных резисторов составляет от 200 до 500 ppm/C – миллионных долей на градус Цельсия. 200 ppm/C значит, что с каждым градусом сопротивление не изменится больше, чем на 200 Ом на каждый МОм общего сопротивления. В процентах это можно выразить как 0,02%/C. Если температура изменится на 80 С, при показателе 200 ppm/C сопротивление резистора поменяется на 1,6%, или на 16 кОм.
Такие резисторы выпускаются номиналом от 1 Ом до 10 кОм, мощностью от 1/16 Вт до 5 Вт и выдерживают напряжения в несколько киловольт. Обычно используются в высоковольтных блоках питания, рентгеновских аппаратах, лазерах и радарах.
Металлическая плёнка делается схожим с углеродной образом, путём размещения металлического слоя (часто это никель хром) на керамике, с последующим вырезанием спирали. Согласно документации от производителя Vishay, после присоединения клемм спираль раньше обрабатывали шлифовкой, но сейчас для этого используют лазеры. Результат покрывается лаком и помечается цветовой кодировкой или текстом.
Сопротивление резисторов из металлической плёнки меняется меньше, чем у углеродно-плёночных. ТКС находится в районе 50-100 ppm/C. 50 ppm/C аналогичны 0,005%/C. Использовав аналогичный приведённому выше пример с резистором в 1 МОм, изменение температуры на 80 С приведёт в случае резистора 50 ppm/C к изменению сопротивления на 0,4%, или на 4 кОм.
Допуск у них меньше, порядка 0,1%. Также обладают хорошими шумовыми характеристиками, низкой нелинейностью и хорошей стабильностью по времени, и используются для множества целей.
Случай схож с металлической плёнкой, только обычно используется оксид олова с примесью оксида сурьмы. Ведут себя такие резисторы лучше, чем углеродные или металлические плёнки, если говорить о напряжении, перегрузках, скачках и высоких температурах. Резисторы на углеродной плёнке работают до 200 С, на металлической – до 250-300 С, а резисторы на плёнке из оксида – до 450 С. При этом их стабильность весьма хромает.
Производятся намоткой провода на пластиковый, керамический или стекловолоконный цилиндр. Поскольку провод можно отрезать довольно точно, номинал их сопротивления можно выбрать с большой точностью с допуском не хуже 0,1%. Чтобы получить резистор с высоким сопротивлением, нужно использовать очень тонкий и длинный провод. Провод можно сделать тоньше для меньшей мощности или толще для большей мощности. Его можно изготавливать из большого числа металлов и сплавов, включая никель хром, медь, серебро, хромистой стали и вольфрама.
Разрабатываются с прицелом на возможность работы при высоких температурах: вольфрамовые выдерживают температуры до 1700 С, серебряные – от 0 до 150 С. ТКС у высокоточных проволочных резисторов составляет порядка 5 ppm/C. У резисторов, предназначенных для высоких мощностей, ТКС выше.
Работают на мощностях от 0,5 Вт до 1000 Вт. Резисторы на несколько сотен Вт могут быть покрыты высокотемпературным кремнием или стекловидной эмалью. Для увеличения теплоотвода могут быть оборудованы алюминиевым кожухом с пластинами, работающими как радиатор.
Виды намотки
Поскольку это практически катушки, у них присутствует индуктивность и ёмкость, из-за чего на высоких частотах они ведут себя плохо. Для уменьшения этих эффектов применяются различные хитрые схемы намотки, например, бифилярная, намотка на плоском носителе, и намотка Аэртона-Перри.
У бифилярной намотки отсутствует индукция, но высокая ёмкость. Намотка на плоском и тонком носителе сближает провода и уменьшает индукцию. Намотка Аэртона-Перри, благодаря тому, что провода идут в разных направлениях и находятся близко друг от друга, уменьшает самоиндукцию и ёмкость, поскольку в местах пересечения напряжение одинаково.
Потенциометры делают на основе проволочных резисторов благодаря их надёжности. Также они используются в прерывателях и предохранителях. Их индукцию можно увеличить и использовать их как датчики тока, измеряя индуктивное сопротивление.
Используют фольгу толщиной в несколько микрон, обычно из никель хрома с добавлениями, расположенную на керамической подложке. Они наиболее стабильные и точные из всех, даром что существуют с 1960-х. Необходимое сопротивление достигается фототравлением фольги. Не имеют индуктивности, обладают низкой ёмкостью, хорошей стабильностью и быстрой тепловой стабилизацией. Допуск может быть в пределах 0,001%.
ТКС составляет 1 ppm/C. При изменении температуры на 80 С мегаомный резистор поменяет сопротивление всего на 0.008% или 80 Ом. Интересен способ, которым достигается подобная точность. При увеличении температуры увеличивается и сопротивление. Но резистор делается так, что увеличение температуры приводит к сжатию фольги, из-за чего сопротивление падает. Суммарный эффект приводит к тому, что сопротивление почти не меняется.
Хорошо подходят для аудиопроектов с токами высоких частот. Также подходят для проектов, требующих высокую точность, например, электронных весов. Естественно, используются в областях, где ожидаются большие колебания температуры.
В основном применяются для поверхностного монтажа. Плёнка в толстоплёночных резисторах в 1000 раз толще, чем в тонкоплёночных. Это самые дешёвые резисторы, так как толстая плёнка дешевле.
Тонкооплёночные резисторы изготавливаются ионным напылением никель хрома на изолирующую подложку. Затем применяется фототравление, абразивная или лазерная чистка. Толстоплёночные изготавливаются печатью по трафарету. Плёнка представляет собой смесь связующего вещества, носителя и оксида металла. В конце процесса применяется абразивная или лазерная чистка.
Допуск тонкоплёночных резисторов находится на уровне 0,1%, а ТКС – от 5 до 50 ppm/C. У толстоплёночных допуск бывает 1%, а ТКС — 50 до 200 ppm/C. Тонкоплёночные резисторы меньше шумят.
Тонкоплёночные резисторы применяются там, где требуется высокая точность. Толстоплёночные можно использовать практически везде – в некоторых ПК можно насчитать до 1000 толстоплёночных резисторов поверхностного монтажа.
Существуют и другие виды резисторов постоянного номинала, но в ящичках для резисторов вы, скорее всего, встретите один перечисленных.
Мощность резистора по размеру
Внезапно, возникла проблема: на резисторах мощностью до 2 Вт не указана их мощность. А всё потому, что их мощность определяется размером:
Таблица размер-мощность аксиальных (цилиндрических) резисторов. Начиная с 1 Вт и выше мощность резистора на схемах обозначается римскими цифрами (I, II, III, V и т. д.)
Но, всё не так однозначно. Бывают резисторы одинаковой мощности разного размера и разной мощности одинакового размера:
Аксиальные (с осевыми выводами) резисторы с внезапной маркировкой на них мощности ваттах (W)
Мощность чип-резисторов тоже связана с их размером:
Правая часть второй колонки (код типоразмера, состоящий из 4-х цифр) — кодирует длину (первые две цифры) и ширину (вторые две цифры) детали в 1/100 долях дюйма (точнее в 1/1000, а между двумя цифрами подразумевается десятичная точка)
Значения мощности в третьей колонке указаны при температуре 70°С и это некие «стандартные» значения, которые являются «круглыми» долями одного ватта: 0.031 — это 1/32 ватта, 0.05 — 1/20, 0.063 — 1/16 и т. д. Также у разных производителей существуют резисторы такого же размера повышенной мощности [Panasonic High Power SMD Resistors] и пониженной [зато плоские; Thick Film Chip Resistors].
Что такое мощность резистора?
Вообще, мощность (измеряемая в ваттах) — это энергия (измеряемая в джоулях), передаваемая (или потребляемая, или отдаваемая) в секунду. Энергия электрического тока в проводнике состоит из кинетической энергии скорости электронов и их количества (сила тока, I), и потенциальной энергии сжатости электронного газа (напряжение, U). Мощность электрического тока, проходящего через резистор, определяется по формуле P=U·I=R·I2, где U — падение напряжения на выводах резистора, R — заявленное сопротивление резистора.
Электроны врезаются в молекулы полупроводника-резистора и нагревают их (увеличивают амплитуду колебаний), энергия электронного тока частично переходит в тепловую энергию нагрева резистора. Резистор рассеивает это тепло в окружающую среду (воздух), спасаясь от перегрева, и чем быстрее он это делает (чем больше джоулей тепла в секунду отдаёт во вне) тем больше его мощность [рассеивания] и тем более мощный ток он может через себя пропустить. Соответственно, резистор тем мощнее, чем больше поверхность его тушки (или радиатора, к которому он привинчен), чем холоднее и плотнее окружающая среда (воздух, вода, масло), чем большую температуру разогрева себя, любимого, может выдержать резистор.
Так вот, мощность резистора — это максимальная мощность тока, проходящего через резистор, которую резистор выдерживает бесконечно долго, не ломаясь от перегрева и не меняя слишком сильно своего исходного (номинального; при 25°С) сопротивления.
Как же может сломаться резистор, если он сделан из таких материалов как графит (температура плавления >3800°С), керамика (>2800°С), сплава «константан» (=1260°С), нихрома, … ? Ломаются резисторы обычно путём трескания напополам их тщедушного тельца или отваливания (отгорания) от тела колпачков-выводов на концах. Обугливание краски
Мощный резистор, целый, но обуглилась краска на нём, так что пропала маркировка
поломкой не считается. Но чтобы не терять маркировку, в последнее время стало модно запихивать резистор мощностью ≥ 3 Вт в керамический параллелепипед, который снаружи выглядит как новый даже после многих лет напряжённой работы-разогрева резистора.
Т.к. мощный резистор сильно греется, по сути печка, нагревательный элемент, то его обычно на платах подвешивают в пространстве на длинных ножках,
Дистанцирование мощного резистора от платы
чтобы удалить от деталей на плате, особенно от и без того бодро иссыхающих со временем электролитических конденсаторов.
Полезные ссылки:
- Параметры чип-резисторов — даташит от Panasonic
- Мощность-размер советских резисторов (МЛТ, ВС, КИМ, УЛМ) — картинка-скан таблицы
5 / 5 ( 202 голоса )
Резисторная сборка.
Конструкция, маркировка и применение резисторных сборок
Кроме дискретных, то есть отдельных резисторов, в электронике активно применяются резисторные сборки (наборы, массивы). Особенно легко их обнаружить на платах от цифровой электроники.
Резисторная сборка имеет довольно простое устройство. В одном корпусе объединены несколько резисторов с одинаковым сопротивлением. В зависимости от назначения, резисторы внутри корпуса соединяются определённым образом.
Внешний вид резисторных сборок в различных корпусах.
Основное преимущество резисторных сборок перед дискретными резисторами, это уменьшение количества компонентов в схеме. За счёт этого удаётся сократить площадь печатной платы, а также уменьшить количество паяных соединений. В результате снижаются не только расходы на монтаж, но и габариты устройства.
Благодаря общей подложке, а также тому, что все резисторы сборки изготавливаются в едином технологическом процессе, разброс их параметров минимален.
Например, такой параметр, как TCR Tracking, показывает, насколько близко сопротивление одного резистора «следует» за сопротивлением других резисторов в сборке в заданном диапазоне температур.
Для некоторых изделий TCR Tracking составляет всего 50 ppm/°С, при общей величине ТКС для всего набора ±250 ppm/°С. То есть сопротивление соседних резисторов в сборке под действием температуры изменяется крайне мало по отношению к друг другу, что хорошо сказывается на функционировании схемы в целом.
Более образно это можно представить, как отставание бегунов друг от друга при забеге, где бегуны – это сопротивление отдельных резисторов в сборке, а забег – это изменение температуры.
Резисторные сборки выпускаются в разных корпусах: SIP (выводы в один ряд), DIP (два ряда выводов под монтаж в отверстия), SOIC (под поверхностный SMT-монтаж). Также есть чип-сборки, о которых мы ещё поговорим.
Технологии, по которым изготавливаются резисторные массивы: толстоплёночная и тонкоплёночная. Обе эти технологии активно применяется и для производства SMD резисторов. Также можно встретить металлоплёночные резисторные сборки.
Рассеиваемая мощность резисторов в составе сборки невелика. Так как они преимущественно используются в сигнальных цепях, то мощность их может быть в пределах 0,062…1,38 Вт. на каждый отдельный элемент. Мощность резисторов миниатюрных SMD-сборок может составлять аж крохотные 0,03 Вт (1/32W) на элемент. Более точную информацию по данному параметру можно узнать из технической документации, даташита на конкретную модель сборки.
Обозначение резисторной сборки на принципиальной схеме.
Каких-то строгих правил для обозначения сборки резисторов на принципиальной схеме нет. Как правило, указываются обычные постоянные резисторы. Но, можно встретить и вот такие обозначения.
На схемах, и в таблицах с перечнем компонентов, резисторная сборка может обозначатся, как RN1 (Resistor Networks, – «Резисторные сети» или «Сеть из резисторов»). Последняя цифра или число указывает на порядковый номер элемента в схеме (RN1, RN20, RN7 и т.п.). В технической документации чаще встречается выражение Resistors Array, то есть «Массив резисторов», а сокращённое обозначение имеет вид RA1.
В том случае, если элементы сборки разнесены в схеме по разным областям, то они могут иметь индекс RN1A, RN1B.
На печатных платах рядом с резисторной сборкой можно обнаружить надпись шелкографией RN1 или RJ1 («Резисторы Совместные», от англ. – Resistors Joint).
Также легко встретить надпись RP1. Можно предположить, что оно образовано от выражения resistors pack или resistors package – пакет/упаковка резисторов. Уже по этому признаку можно определить, что на печатной плате рядом с надписью установлен именно массив резисторов, а не какая-нибудь микросхема или иной компонент.
Конструкция резисторной сборки и схемы соединений.
Существует несколько вариантов схем, по которым резисторы соединяются внутри корпуса сборки. Вот лишь несколько примеров.
Конструкция резисторной сборки следующая. Для большей наглядности удалим защитное покрытие на одной из них и посмотрим, как же она устроена.
Исполнение такой сборки мало чем отличается от конструкции рядового толстоплёночного чип-резистора. Как уже говорилось, массивы резисторов в основном изготавливают по толстоплёночной и тонкоплёночной технологии, которые активно используются в производстве SMD-резисторов.
Как видим по фото, имеется общая керамическая подложка, как правило, из оксида алюминия (alumina substrate, Al2O3), на которой сформированы соединительные дорожки.
Резистивный слой между соединительными проводниками нанесён трафаретным способом. Для финальной подгонки сопротивления до номинала используется лазерный тримминг. Это видно по специфическим надрезам (Поперечный i-рез, он же «Plunge Cut»).
По виду соединительных дорожек можно определить, что эта сборка состоит из четырёх отдельных, изолированных друг от друга резисторов на 10 килоом (10kΩ).
Чип резисторные сборки (Chip Resistor Arrays или Chip Resistor Networks).
Естественно, для поверхностного монтажа также выпускаются резисторные сборки. Они мало чем отличаются от обычных SMD резисторов, разве что имеют другие размеры. Например, сборка из двух резисторов может иметь размер 0404 (2 × 0402), 0606 (2 × 0603). Обычно, чип-набор состоит из 2, 4 или 8 резисторов.
Выполняются такие сборки по толстоплёночной (thick film) или тонкоплёночной (thin film) технологии. Чип-наборы на основе толстой плёнки дешевле, как и аналогичные дискретные чип-резисторы.
Применение чип-резисторных сборок позволяет сократить площадь монтажа аналогичных отдельных компонентов на 40% и более. При этом сокращение расходов на SMT-монтаж, при использовании чип-наборов может достигать 75%. Как видим, выигрыш очевиден.
На рисунке показано устройство резисторной SMD сборки в боковом разрезе.
Как видим, основные элементы всё те же, что и у обычных SMD-резисторов: подложка из оксида алюминия (alumina substrate), внутренний электрод (inner electrode), межслойный электрод (between electrode), внешний электрод (outer electrode), резистивный элемент из толстой плёнки (thick film resistive element), защитное покрытие (protective coating).
Чип сборки могут иметь определённую форму выводов (электродов): вогнутую (Concave) и выпуклую (Convex).
Для защиты целостности резистивного слоя и электродов от повреждений и ударов некоторые производители переносят резистивный слой на нижнюю часть подложки. Такие сборки носят название инверсных (Inverted Type Array).
На рисунке показаны две конструкции чип-сборок с инверсным размещением резистивного слоя. Конструкция типа Short-free inverted имеет укороченные электроды, благодаря чему реализована защита от короткого замыкания в случае их повреждения. Конструкция Concave inverted имеет вогнутый тип электродов, а резистивный слой размещён на нижней части подложки.
Также выпускаются миниатюрные SMD-сборки (Flat, Small Array) с размещением резистивного слоя на внешней стороне, так и варианты с инверсным размещением (Inverted Flat, Small Array).
Маркировка резисторных сборок.
Единых стандартов в маркировке резисторных сборок нет, каждая фирма-производитель маркирует свои изделия по своим правилам. Исключением являются, разве что, чип-сборки.
Единственное, что можно отметить, так это то, что в маркировке сборок под монтаж в отверстия всегда указан номинал резисторов. На некоторых изделиях номинал сопротивления указывается прямо, например, так: 10K, 10KΩ (10 килоом), 3.3K (3,3 килоом).
На изделиях фирмы Bourns® сопротивление резисторов обычно кодируется тремя цифрами: 103 (10000 – 10 килоом), 104 (100000 – 100 килоом), 751 (750 ом), 221 (220 ом). Такой способ маркировки практически ничем не отличается от того, что применяется для указания номинала сопротивления на SMD-резисторах.
Также стоит отметить, что на корпусе наносится специальный знак (ключ) для указания первого вывода, аналогично тому, как это делается на корпусе микросхем. Это необходимо для того, чтобы правильно определить начало нумерации выводов. Ключом может быть точка, цветная полоса, квадратный символ. Присмотритесь к фотографиям, и вы их с лёгкостью обнаружите.
Как и любой другой компонент, каждая сборка принадлежит к какой-либо серии. Техническую документацию (он же даташит) на серию легко найти по маркировке, которая наносится на корпус изделия. В даташите приводятся все параметры и характеристики, правила маркировки и возможные схемы соединений резисторов внутри корпуса.
По понятным причинам, на корпус чип-сборок для поверхностного монтажа наносится лишь маркировка с кодом номинального сопротивления резисторов. На самых малых размерах маркировка и вовсе отсутствует.
Маркировка резисторных SMD-сборок аналогична маркировке обычных одинарных чип-резисторов. Если размеры корпуса позволяют, то на защитном покрытии указывается номинальное сопротивление. Например, так:
103 – 10000 – 10 кОм;
472 – 4700 – 4,7 кОм;
560 – 56 – 56 Ом.
На следующей фотографии показаны различные чип-сборки с маркировкой число-буквенным кодом и его расшифровка.
Далее показаны различные сборки резисторов, приводятся их основные характеристики и особенности.
Фотографии резисторных сборок.
Довольно древняя сборка CTS 750-101-R10K на 10 кОм в корпусе SIP (Resistor networks). Схема соединений «Bussed» – шинное.
Сборка BI-698-3-R10K из 8 прецизионных тонкоплёночных резисторов на 10 кОм (ТКС всего ±50 ppm/°С, точность 0,5%). Цифрой 3 в маркировке обозначается тип соединения: изолированные резисторы (Isolated Resistors).
Сборка 4610X-101-103 (10X-1-103) фирмы Bourns® из 9 толстоплёночных резисторов на 10 кОм. Соединение шинное (bussed) с одним общим выводом. ТКС для данного номинала ±100 ppm/°С (-55…+125°С), точность ±2%.
В изделии может быть от 3 до 13 резисторов в зависимости от модификации. Номинальная мощность рассеивания каждого из резисторов 0,2 ватта при 70°С.
Где применяются резисторные сборки?
Наибольшее применение резисторные сборки получили в вычислительной технике. Цифровая электроника изобилует схемотехническими решениями, которые легко масштабируются. В результате требуется огромное количество повторяющихся блоков с одинаковым набором компонентов.
Назовём лишь несколько схемотехнических решений, в которых резисторные сборки актуальны и востребованы:
Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). Сборки применяются в ЦАП с архитектурой на базе лестничной матрицы R-2R (R/2R Ladder Networks). В резисторных сборках под этот тип ЦАП применяется всего два номинала резисторов;
Декодирующие матрицы и делители напряжения, аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Используются для преобразования аналогового сигнала в цифровой, например, в измерительной технике;
Подтягивающие резисторы на выходах микроконтроллеров. Используются сборки с резисторами одного номинала и общим выводом;
Наборы изолированных резисторов применяются в схемах ОЗУ (DRAM) в качестве демпфирующих резисторов. Резисторные SMD-сборки легко обнаружить на плашках оперативной памяти от ПК;
Как согласующие резисторы в SCSI-системах, которые используются для работы с периферийными устройствами в компьютерах. На рисунке показана трёхрезисторная конфигурация для дифференциально-линейной версии шины SCSI;
Как изолированные резисторы в схемах с высокой плотностью монтажа;
Как набор перемычек (сборки резисторов с нулевым сопротивлением).
Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать: