电路设计中如何选择合适的电阻

电阻是电路设计中最普通的元器件之一。在电路设计中,我们主要利用电阻来分压和限流,且它在所有地方都满足欧姆定律(常温)。选择电阻时,通常考虑3个因素:
        1.电阻的阻值,单位为欧姆;
        2.最大功率,单位为瓦特;
        3.阻值的精度,通常以%的形式表示。
       在电路设计中,我们一般先利用欧姆定律计算出器件的阻值和误差,再根据实际值评估器件功率的消耗。

1.阻值的计算
        计算电阻阻值非常多样的,具体情况,还需要具体分析。下面以一个具体的实例来进行说明。
        图1是TI公司的一颗电源IC芯片TPS54335。
        电路设计中如何选择合适的电阻_第1张图片
        图1 TPS54335

        我们主要看看它的输出反馈网络,IC通过Ro1和Ro2构成的反馈网络来调整Vout的输出电压。根据手册要求,VSENSE的电压要求为0.8V,假设我们要求DCDC输出5V的电压,那该如何计算Ro1和Ro2的值呢?
        首先我们根据欧姆定律得到一个简单计算公式:
        
        其中,Vref和Vout的值已知,我们只需要确定R1和R2中的一个值即可。如果R1和R2的值选的太大,那么流进VSENSE的电流就会比较小,容易受外界信号干扰,这可能会影响到输出电源的稳定性。如果R1和R2的值选的太小,流过R1和R2的电流就会比较大,会消耗比较多的功耗。spec上给出了一个参考值,R1取10K,那么我们计算出R2的取值为1.9K(这里实际取值为1.91)。

2. 精度确定
        DCDC芯片对Vref电压的要求是很高的,根据芯片手册,Vref的最小值为0.7936V,Vref的最大值为0.8064V。 这里,我们假定Vout可以输出稳定的5V(虽然这是不可能的)。
        首先,我们来看看5%精度阻值的极限情况,如果Ro1偏大,即Ro1=(1+5%)10K = 10.5K;Ro2偏小,Ro2 = (1-5%)1.9K = 1.805。这时我们再计算Vref的值为Vref = 0.7334,低于Vref的最小值。所以这个精度的电阻不能满足我们设计的要求。Vref极大的情况,略。
        我们接着看看1%精度阻值的极限情况。 如果Ro1偏大,即Ro1=(1+1%)10K = 10.1K;Ro2偏小,Ro2 = (1-1%)1.9K = 1.881。这时我们再计算Vref的值为Vref = 0.785V,仍然低于Vref的最小值为0.7936V。所以这个精度的电阻也不能满足我们设计的要求。
根据这个方法,我们最后选择了精度为0.1%的电阻。具体计算过程略。

3.功耗的评估
到这里,我们已知的电阻的阻值和电压,计算其功耗只需要根据公式P=VI=V*V/R即可。
P1 = 1.764mW
P2 = 0.335mW
所以,选择一个额定功率为1/16W的电阻足已。

最后,我们确定电阻Ro1的取值为10K,0.1%,1/16W。Ro2的取值为1.91K,0.1%,1/16W。

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