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市場上有各種各樣的供電電源，這些電源設計中采用的多種電阻器更是大大拓展了選擇范圍。為明確起見，本文所涉及的電源是指具有高達幾千伏固定直流輸出的電源設備。

無論何種應用，電源設計人員都必須了解所適用領域的具體安全或環境規定，以及實際的電氣性能。本文將重點介紹如何使用電阻來調節電源輸出并保護電源不出故障。

電源的分類通常取決于輸入是交流還是直流，以及使用何種類型的調節方式來提供正確的直流輸出，通常是開關模式或線性模式。

工頻線電壓通常為AC－DC電源供電，而電池或任何其它直流電源則提供DC－DC供電。這些DC－DC轉換器使用開關模式技術將輸入電壓調節為更高（升壓）或更低（降壓）的輸出電壓。

現成的電源適于許多市場和常規用途，但在某些情況下需要定制設計。

線性穩壓器

要了解組件在電源中的作用，有必要了解電源工作的基本原理。許多工程師都記得設計一個如圖1所示的電路。該電路使用齊納二極管為負載（R2）提供恒定電壓。R1用于提供最小電流以保持齊納二極管處于恒定擊穿狀態，并提供負載電流。

高性能電阻器在電源設計中的幾種用途

圖1：一個簡單的齊納二極管穩壓器電路。

此類系統適用于功率較低且供電電壓和負載都相當穩定的電路。如果負載電流降低或電源電壓突然增加，則可能會超出齊納二極管的額定功耗。這種電路中的電阻很容易選擇，只要其額定功率符合齊納二極管和負載的組合功率要求即可。

對于供電電壓或負載可能變化的電源，串聯設計可以使用傳輸晶體管（pass transistor），這將確保負載電流穩定，并可將電壓輸出降低到所期望的范圍。

圖2示出了這種電路。這些設計通常使用IC或低壓差（LDO）穩壓器來調節負載電源。由R1和R2形成的分壓器感測并設置相對于參考電壓的電壓輸出。如果電路具有固定輸出，則分壓器位于內部；對于其它應用，可以在外部放置一兩個電阻。

選擇電阻值以提供所需的比率，最重要的考慮因素是精度。如果比較器電路具有高增益和高輸入阻抗，則可以使用圖1中的公式輕松計算最差情況下的數值，首先選R1最大值和R2最小值，然后選R2最大值和R1最小值。這些計算可顯示出與期望輸出的最大電壓偏差。

開關電源

由于串聯的傳輸器件和負載都會消耗能量，線性電源可能效率比較低。隨著負載上壓降的增加，效率會更低。

高性能電阻器在電源設計中的幾種用途

圖2：線性串聯穩壓器簡圖。

為提高效率，設計師經常使用另一種電源拓撲結構。開關電源（SMPS）采用未經調節的輸入直流電壓，并以高頻率（10kHz至1MHz）進行切換。占空比決定整流和平滑后的直流輸出電壓。

SMPS輸出的調節也使用分壓器，但是要調節開關頻率和占空比。通過避免線性穩壓器壓降帶來的損失，SMPS可實現高達95％的效率。由于高頻變壓器和濾波器／儲能電容器尺寸要小得多，SMPS也可能比類似功率的線性AC－DC電源設計更緊湊。

SMPS的主要缺點是它要求必須有最小負載，空載狀態可能會損壞電源。為避免這種情況，設計人員經常使用一個功率電阻作為假負載。如果主負載斷開，該電阻器可以用于吸收最小的特定負載電流。當然，假負載電阻也會有功耗，從而影響整體電源效率，因此在選定電阻時需要考慮這個因素。規避該問題的另一種方法是當負載開路時在輸出端使用分流電阻。出于安全目的，SMPS設計也會采用其它電阻器。低阻值、高功率電阻器通常可防止過壓情況。而限流設計則可防止短路。

此類開關技術也可以用于DC－DC轉換器設計，將直流電壓的一個值調節為另一個值。降壓轉換器在工作原理上非常類似于前述的SMPS設計。升壓轉換器則使用電荷泵技術輸出比輸入端更高的電壓。這兩種技術都使用類似方法來調節輸出電壓并提供電路保護。
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