一種印刷電路板上的功率電阻以及該電阻的設計方法
2023-05-31 16:39:01 1
一種印刷電路板上的功率電阻以及該電阻的設計方法
【專利摘要】本發明公開了一種印刷電路板上的功率電阻以及該功率電阻的設計方法，其中，所述印刷電路板上的功率電阻包括：所述功率電阻為印刷電路板上導電物質構成的線路段；所述功率電阻通過焊盤與其他元器件連接；所述線路段的長度、寬度和厚度由所述功率電阻參數、通過所述功率電阻的電流、以及所述導電物質參數確定。採用本發明提供的印刷電路板上的功率電阻以及該功率電阻的設計方法不但可以大大節省系統的結構空間，無需額外散熱處理，還可以根據不同的設計需求靈活設計功率電阻的長度、寬度、厚度，降低了電路原理的設計複雜度。
【專利說明】—種印刷電路板上的功率電阻以及該電阻的設計方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力電子電路的原理設計【技術領域】，尤其涉及一種阻值小，功率大的印刷電路板上的功率電阻以及該功率電阻的設計方法。
【背景技術】
[0002]在現有電力電子電路的原理設計過程中，如果需要功率電阻器件，通常設計師會使用已成型的功率電阻器件或者使用成型器件進行串並聯或者向廠家定製功率電阻器件，來滿足原理設計需求。例如:在光伏系統中，通常要採用一個三階LCL濾波器進行濾波，因為LCL濾波器的阻抗值與流過的電流頻率成反比，頻率越高，阻抗越小，可以濾除高頻諧波。然而，濾波電容的分流作用，使整流器的電流控制系統由一階變為三階，控制更為複雜，並且在某些高次諧波電流下，LCL濾波器的總阻抗接近零，導致諧振效應，影響系統的穩態性能，因此在這種電力電子電路的拓撲下，均需要在電容上串聯功率電阻。通常將功率電阻器件放置在光伏系統機櫃中的電容旁邊。而這種功率電阻的特點是阻值很小，但功率很大，導致電阻的體積較大，放在所述的機櫃中需要佔用一定的空間，並且功率電阻在電路中會發熱；阻值和功率的大小也要根據光伏系統的功率等級進行調節，如阻值和功率需求不在常規電阻範圍內，還需要用常規電阻進行串並聯或者向廠家定製。再例如:在EPS系統的靜態開關切換單元中，切換速度為快切<4ms，採用可控矽切換，由於切換速度快，在電網異常和同步相位差較大的情況下，會出現電流在市電和逆變之間相互倒灌現象，為防止倒灌，在切換時加入緩衝電路。該緩衝電路包含功率電阻，這些功率電阻通常會放在靜態開關切換單元的印刷電路板上。而所述靜態開關切換單元的印刷電路板上的功率電阻的特點也是阻值很小，但功率很大。這樣，就導致功率電阻的體積較大，放在所述靜態開關切換單元的印刷電路板中需要佔用較大的空間，且所述功率電阻在電路中由於損耗較大，而放熱較多；且所述功率電阻的阻值和功率的大小也要根據EPS系統的功率等級進行調節，如阻值和功率需求不在常規電阻範圍內，還需要用常規電阻進行串並聯或者向廠家定製。
[0003]在實現現有電路原理的設計過程中，發明人發現現有技術中存在如下問題:
[0004]在一些應用場合中需要的功率電阻通常阻值較小，但消耗的功率較大，發熱較多，且需要佔用系統結構空間也較大，從而使得系統空間利用率較差，還需要額外的散熱處理；由於功率電阻的阻值及功率的選取受到限制，從而使得電路原理的設計較為複雜。
【發明內容】
[0005]本發明的實施例提供一種印刷電路板上的功率電阻以及該功率電阻的設計方法。為達到上述目的，本發明的實施例採用如下技術方案:
[0006]一種印刷電路板上的功率電阻，包括:所述功率電阻為印刷電路板上導電物質構成的線路段；所述功率電阻通過焊盤與其他元器件連接；所述線路段的長度、寬度和厚度由所述功率電阻參數、通過所述功率電阻的電流、以及所述導電物質參數確定。
[0007]一種印刷電路板上功率電阻的設計方法，包括:[0008]獲取功率電阻的電阻參數、通過所述功率電阻的電流、以及所述導電物質參數；
[0009]根據所述功率電阻的電阻參數、通過所述功率電阻的電流、以及所述導電物質參數，獲取所述印刷電路板上導電物質構成的線路段參數；所述印刷電路板上導電物質構成的線路段為所述功率電阻。
[0010]本發明提供的一種印刷電路板上的功率電阻以及該功率電阻的設計方法，所述功率電阻為印刷電路板上導電物質構成的線路段；所述功率電阻通過焊盤與其他元器件連接；所述線路段的長度、寬度和厚度由所述功率電阻參數、通過所述功率電阻的電流、以及所述導電物質參數確定。採用本發明提供的印刷電路板上的功率電阻以及該功率電阻的設計方法不但可以大大節省系統的結構空間，無需額外散熱處理，還可以根據設計需求靈活設計功率電阻的長度、寬度、厚度，降低了電路原理的設計複雜度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明實施例提供的一種印刷電路板上的功率電阻結構示意圖；
[0012]圖2為本發明實施例提供的一種印刷電路板上功率電阻的設計方法流程圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發明實施例提供的一種印刷電路板上的功率電阻以及該功率電阻的設計方法進行詳細描述。[0014]如圖1所示，為本發明實施例提供的一種印刷電路板上的功率電阻；該方法包括:所述功率電阻為印刷電路板102上導電物質構成的線路段；所述功率電阻101通過焊盤103與其他元器件連接；所述線路段的長度、寬度和厚度由所述功率電阻參數、通過所述功率電阻的電流、以及所述導電物質參數確定。
[0015]其中，所述功率電阻參數包括:功率電阻的電阻值；所述導電物質參數包括:導電物質的電阻率、溫度係數。
[0016]需要說明的是，所述導電物質為銅，或者金、銀、合金等導電材料。
[0017]還需要說明的是，所述線路段的長度、寬度和厚度通過如下公式確定:
r RxDxH
[0018]L =-;其中，P為導電物質的電阻率，單位Ω.m, L為所述線路段的長
P
度，單位m; H為所述線路段的厚度，單位m; D為所述線路段的寬度，單位m ；
[0019]公式中，線路段的厚度H，根據設計需求確定；
[0020]線路段的寬度D，根據通過功率電阻的電流，線路段的厚度H，功率電阻的溫升確定。
[0021]還需要說明的是，本發明實施例提供的功率電阻形狀可以根據印刷電路板的設計需求進行靈活設置。
[0022]如圖2所示，為本發明實施例提供的一種印刷電路板上功率電阻的設計方法流程圖；
[0023]S201:獲取功率電阻的電阻參數、通過所述功率電阻的電流、以及所述導電物質參數；
[0024]S202:根據所述功率電阻的電阻參數、通過所述功率電阻的電流、以及所述導電物質參數，獲取所述印刷電路板上導電物質構成的線路段參數；所述印刷電路板上導電物質構成的線路段為所述功率電阻。
[0025]其中，所述功率電阻參數包括:功率電阻的電阻值；所述導電物質參數包括:導電物質的電阻率、溫度係數；所述印刷電路板上導電物質構成的線路段參數，包括:所述線路段的長度、寬度和厚度，所述印刷電路板上導電物質構成的線路段為所述功率電阻。
[0026]需要說明的是，獲取所述印刷電路板上導電物質構成的線路段參數；所述印刷電路板上導電物質構成的線路段為所述功率電阻的步驟，包括:
[0027]獲取所述印刷電路板上導電物質構成的線路段參數的計算公式，所述印刷電路板上導電物質構成的線路段為所述功率電阻；所述線路段的長度、寬度和厚度通過如下公式確定:
【權利要求】
1.一種印刷電路板上的功率電阻，其特徵在於，所述功率電阻為印刷電路板上導電物質構成的線路段；所述功率電阻通過焊盤與其他元器件連接；所述線路段的長度、寬度和厚度由所述功率電阻參數、通過所述功率電阻的電流、以及所述導電物質參數確定。
2.根據權利要求1所述的印刷電路板上的功率電阻，其特徵在於，所述功率電阻參數包括:功率電阻的電阻值；所述導電物質參數包括:導電物質的電阻率、溫度係數。
3.根據權利要求2所述的印刷電路板上的功率電阻，其特徵在於，所述導電物質為銅，或者金、銀、合金等導電材料。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的印刷電路板上的功率電阻，其特徵在於，所述線路段的長度、寬度和厚度通過如下公式確定: _ RX Dx H L =-;其中，P為導電物質的電阻率，單位Ω.πι，L為所述線路段的長度，單
β位m; H為所述線路段的厚度，單位m; D為所述線路段的寬度，單位m ； 公式中，線路段的厚度H，根據設計需求確定； 線路段的寬度D，根據通過功率電阻的電流，線路段的厚度H，功率電阻的溫升確定。
5.一種印刷電路板上功率電阻的設計方法，其特徵在於，包括: 獲取功率電阻的電阻參數、通過所述功率電阻的電流、以及所述導電物質參數； 根據所述功率電阻的電阻參數`、通過所述功率電阻的電流、以及所述導電物質參數，獲取所述印刷電路板上導電物質構成的線路段參數，所述印刷電路板上導電物質構成的線路段為所述功率電阻。
6.根據權利要求5所述的印刷電路板上功率電阻的設計方法，其特徵在於，所述功率電阻參數包括:功率電阻的電阻值；所述導電物質參數包括:導電物質的電阻率、溫度係數；所述印刷電路板上導電物質構成的線路段參數，包括:所述線路段的長度、寬度和厚度，所述印刷電路板上導電物質構成的線路段為所述功率電阻。
7.根據權利要求6所述的印刷電路板上功率電阻的設計方法，其特徵在於，獲取所述印刷電路板上導電物質構成的線路段參數；所述印刷電路板上導電物質構成的線路段為所述功率電阻的步驟，包括: 獲取所述印刷電路板上導電物質構成的線路段參數的計算公式，所述印刷電路板上導電物質構成的線路段為所述功率電阻；所述線路段的長度、寬度和厚度通過如下公式確定:
r R yJ) X H L =-;其中，P為導電物質的電阻率，單位Ω.πι，L為所述線路段的長度，單
P位m; H為所述線路段的厚度，單位m; D為所述線路段的寬度，單位m ； 公式中，線路段的厚度H，根據設計需求確定； 線路段的寬度D，根據通過功率電阻的電流，線路段的厚度H，功率電阻的溫升確定； 根據所述獲取的計算公式，確定所述線路段的長度、寬度和厚度。
【文檔編號】H05K1/16GK103687297SQ201210327311
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月6日 優先權日:2012年9月6日
【發明者】孫靜, 張宇星 申請人:北京動力源科技股份有限公司