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线绕电阻的材料及性能分析

作者:开步电子 发表日期:2017-01-06 10:36:30 浏览量:502


线绕电阻,也叫绕线电阻,是电源中最常用的电阻产品。


其基本的制作工艺是在氧化铝陶瓷棒状基体或其他绝缘基体上绕制电阻丝,电阻丝为镍铬或锰铜等合金材料,电阻丝的两端连接固定脚,电阻丝外围使用不同的封装材料封装。

线绕电阻具有大功率,高温工作,低噪音等特点。


下面我们就各个部分的材料做一下分析:


1)绝缘基体: 线绕电阻通常采用氧化铝陶瓷基体作为绝缘体,小功率的线绕电阻一般采用实心陶瓷棒,大功率的绝缘基体一般采用空心绝缘棒,棒体的质量差异对电阻的散热性能和电性能会产生非常大的影响。


美国厂家一般使用略显灰色的陶瓷管,而中国及部分欧洲工厂一般使用白色的陶瓷管,灰色的瓷管质量稍轻,同样质量等级的产品性能指标基本都一致。


小功率的实心瓷棒抗振动的冲击能力较强,烧结的过程中质量相对稳定。用于大功率的空心陶瓷管基体在运输的过程中很容易破碎,在电阻烧结工艺的时候质量差的瓷管很容易产生裂管现象。成品的大功率陶瓷管线绕有些时候在运输过程中造成的内部裂痕无法肉眼判断,上机高温连续工作,很可能出现裂管的现象。所以在陶瓷管的选用过程中一定要使用高品质的瓷管,来确保一致性、良好的高温特性及稳定性。


2)电阻线材:电阻的线材的不同直接决定了电阻的温飘和阻值的大小,也影响电阻的短时过载能力和阻值的长期稳定性。镍铬合金是最常用的线材,但各个线材供应厂家的质量和工艺千差万别,合金中微量元素的成份也不尽相同。高质量的线材在高温烧结的过程中电性能变化很少,质量稳定。同样大小的基体绕制不同等级的线材所得到的阻值范围差别很大。这就是为什么同等功率的线绕电阻,国内厂家往往只能做到千欧级别,国外厂家可以做到上百千欧甚至几十兆欧姆。不同的阻值,不同的功率,需要选择不同的线号。


3)封装材料:一般有绝缘漆,硅树脂,被釉,涂料,混合材料,塑封,陶瓷,铝壳八种。


绝缘漆是最经济的封装材料,且工艺简单,只需要涂在绕好电阻丝的基体上面,经低温烘干。绝缘性能一般,且对电阻的散热作用不大,所以涂绝缘漆的线绕电阻一般工作温度都不高,不适合用在高温及高可靠性要求的场合。


硅树脂封装分为普通的硅树脂和高温硅树脂,大部分的精密线绕电阻都采用硅树脂封装,因为它和被漆电阻的生产工艺基本相同,没有高温的烧结过程,所以不会因为高温烧结对绕线材料的电性能产生影响。高温硅树脂封装的线绕电阻最高工作温度一般在175℃,最大可以到275℃。


被釉的封装形式需要经过高温烧结,最高的工作温度可以达到345℃。在电阻绕制完成后,经过烧结后在表层涂上釉粉,然后在烧结炉里进行烧结成型。由于工艺复杂,烧结温度高达750-800℃,烧结的过程对绕线的阻值会产生影响,所以被釉电阻的最高精度一般只能做到5%。本类电阻适合应用于连续满负荷高温工作的场合。烧制完成后釉的颜色一般有绿色和褐色两种。国外的一般为褐色,国内的一般为绿色。绿色釉一般含铅,性能不如褐色釉。


绝缘涂料也是一种封装材料,工艺简单,封装完成后电阻的散热性能良好,但缺点是长时间高温工作后容易产生掉皮现象,所以不适合应用于高震动的设备中。使用绝缘涂料的一半是功率比较大的线绕电阻。


混合材料封装的线绕电阻性能良好,成本介于被漆电阻和硅树脂电阻之间,封装的表面凹凸不平,但不影响性能。一般混合材料封装的线绕电阻功率都低于10W,这种封装材料在国内比较少见。


塑封一般针对贴片的线绕电阻和低阻线绕电阻,是将绕制好的基体封装在一个成型的塑料外壳内,其最高的工作温度可以达到175℃,高温工作不会产生掉皮现象,但散热性能一般。塑封线绕电阻的功率一般都在10W以下。


陶瓷封装的线绕电阻国内习惯称为水泥电阻,这类电阻都有一个预先成型的陶瓷外壳,把绕制成型的基体放入外壳,然后经一侧灌入绝缘材料。这类电阻散热性能良好,经济实惠,但体积大,重量高,不适合用于高可靠性场合。


铝壳封装的线绕电阻今天已经非常普遍,铝外壳的散热能力超强,所以一般都适用于于大功率应用的场合。有些铝壳散热电阻同时结合水冷来散热。


有些大功率线绕电阻使用扁平的线材绕制在陶瓷基体上,为了利于散热没有经过封装,这类电阻一般作为刹车电阻和高电流电阻使用,阻值一般较低,功率一般都在500W以上。


以上对线绕电阻各个部分的材料做了简单的分析,完美的线绕电阻需要有高质量的基体,高质量的线材以及高质量的封装材料为基础,经过可靠的生产工艺处理。


现介绍国外几种比较流行的线绕电阻技术:


1)贴片线绕电阻


目前的主流贴片线绕电阻的厂家有威士,欧美特,泰普勒三家,均为美国品牌。


材料工艺基本相同,属泰普勒公司的TKW系列最为实惠,货期最为稳定。


威士公司WSR和欧美特公司RW系列价格较高,货期较长。


贴片线绕电阻的功率一般在0.25-3W之间,特点是体积小功率大。


2)军用引线线绕电阻


军用线绕电阻一般采用高温硅树脂封装,功率小于10W,精度可到0.01%,温飘最好可到10PPM,最高工作温度175℃。


威士达勒的RW系列是最流行的产品,但货期非常长。


美国RCD公司的100200系列也是不错的选择,但价格和货期表现都一般。


泰普勒公司提供TETS两种不同级别的产品,价格和货期表现都非常优异。


3)超精密高阻值线绕电阻


这类线绕电阻使用特殊的线材,所以最高阻值可以突破30M,是一般线绕电阻无法比拟的。最高精度可以到0.005%,最好的温飘可以达到1-3 PPM。


一般适用于于高精密要求和高阻值要求的场合。(阻值不是特别高的精密电阻我们推荐使用箔电阻产品)


欧美特公司收购了威士公司的ULTRONIX品牌,这个品牌专注于精密线绕电阻,是目前为止全球最精密最稳定的线绕电阻,但货期长价格高。


泰普勒公司的TB系列是同类的电阻,货期比其他品牌的好,价格也较高。


4)被釉线绕电阻


威士思芬尼的被釉线绕电阻市场使用非常广泛,价格适中,货期长。


欧美特的20系列被釉线绕电阻为同类产品,货期一般,价格适中,推荐使用。


5)大功率铝壳散热线绕电阻


大功率线绕电阻目前常用的是铝壳散热类型的,主流的生产厂家有英国艾高,威士达勒,在精度,阻值范围,和稳定性方面表现卓越,货期较长。


欧美特公司的同类产品稳定性较好。


泰普勒也提供同类的产品,货期大约为8周,价格适中。


以上四个品牌的产品均可以相互替代。


更多的线绕电阻在此不一一论述,如果您有这方面的需求或者技术咨询,欢迎发送邮件到 sales@cb-comp.com 寻求支持,我们可以提供各种线绕电阻的解决方案和技术咨询。


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