电源设计中几乎所有#电阻器#选择都有不同的功能优先级和性能要求，这不仅包括能够处理高电压、高电流和高功率的电阻器，这类电阻通常具有较高的额定功率和耐压等级，确保在极端条件下的稳定性和安全性；还包括那些需要具备极低容差的电阻器，它们在精密信号调理、反馈电路或参考电压设置中起着至关重要的作用，其精准的阻值有助于实现系统误差最小化和性能优化。

除此之外，电源设计中还涉及到诸如耐高温、快速响应、低噪声、小体积、长寿命、以及特殊材质如金属膜、碳膜、厚膜、薄膜等不同类型的电阻器，以适应不同的环境条件、频率响应需求和电路复杂性。在某些高级电源模块中，电阻器甚至需要具备EMC兼容性，即电磁兼容性能，以减少电磁干扰的影响。

另外，考虑到电源效率和散热问题，设计师还需注意电阻器的功耗和自发热特性，合理选择低阻值高功率的电阻或者采用散热良好的封装形式。在一些高频开关电源设计中，无感电阻或高速衰减电阻则用于消除高频瞬态信号，确保电源系统的稳定运行。

市场上有各种各样的电源，这些电源设计中使用的多个电阻极大地扩展了选择范围。为了清楚起见，下面小编所指的电源是指具有高达几千伏的固定直流输出的电源装置。

电源的分类通常取决于输入是交流还是直流，以及使用什么类型的调节方法来提供正确的直流输出，通常是开关模式或线性模式。

工频线电压通常是AC-DC电源，而电池或任何其他直流电源提供DC-DC电源。这些 DC-DC 转换器使用开关模式技术将输入电压调整为更高（升压）或更低（降压）输出电压。

现成的电源适用于许多市场和常规用途，但在某些情况下，需要定制设计。

线性调节器

要了解#电源中元件的作用#，有必要了解电源工作的基本原理。许多工程师记得设计一个如图 1 所示的电路。该电路使用齐纳二极管 为负载 (R2) 提供恒定电压。 R1用于提供最小电流以保持齐纳二极管处于恒定击穿状态并提供负载电流。

此类系统适用于功率较小、电源电压和负载相对稳定的电路。如果负载电流减小或电源电压突然升高，则可能会超过齐纳二极管的额定功耗。该电路中的电阻很容易选择，只要其额定功率满足齐纳二极管和负载的组合功率要求即可。

对于电源电压或负载可能变化的电源，串联设计可以使用传输晶体管，这将确保负载电流的稳定性并将电压输出降低到所需的范围。

图 2 显示了该电路。这些设计通常使用 IC 或低压差 (LDO) 稳压器来调节负载功率。由 R1 和 R2 组成的分压器感测并设置相对于参考电压的电压输出。如果电路具有固定输出，则分压器位于内部；对于其他应用，可以在外部放置一个或两个电阻。

选择电阻值以提供所需的比率，最重要的考虑因素是精度。如果比较器电路具有高增益和高输入阻抗，则可以使用图1中的公式轻松计算最坏情况值。首先选择R1的最大值和R2的最小值，然后选择R2的最大值和R1的最小值。这些计算可以显示与预期输出的最大电压偏差。

开关电源

由于串行传输设备和负载会消耗能量，因此线性电源的效率可能相对较低。随着负载上的压降增加，效率会降低。

为了提高效率，设计人员经常使用另一种电源拓扑。开关电源 (SMPS) 使用未经调节的输入直流电压并以高频（10kHz 至 1MHz）进行开关。占空比决定了整流和平滑的直流输出电压。

SMPS输出调整也使用分压器，但必须调整开关频率和占空比。通过避免线性稳压器压降造成的损耗，SMPS 可以实现高达 95% 的效率。由于高频变压器和滤波器/储能电容器的尺寸要小得多，SMPS也可能比类似功率的线性AC-DC电源设计更加紧凑。

SMPS的主要缺点是它需要最小的负载，空载状态可能会损坏电源。为了避免这种情况，设计人员经常使用功率电阻作为假负载。如果主负载断开，可用电阻吸收最小的特定负载电流。当然，假负载电阻也会有功耗，从而影响整体电源效率，所以在选择电阻时需要考虑这个因素。规避此问题的另一种方法是在负载开路时在输出端使用分流电阻。出于安全目的，SMPS 设计中还使用了其他电阻器。低阻值、高功率电阻器通常可以防止过压情况。限流设计可以防止短路。

这种类型的开关技术也可用于DC-DC 转换器 设计，将直流电压的一个值调整为另一个值。降压转换器的工作原理与前面提到的 SMPS 设计非常相似。升压转换器使用电荷泵技术来输出比输入更高的电压。两种技术都使用类似的方法来调节输出电压并提供电路保护。

电阻器在电源设计中的其他用途

放电电阻主要用于对电路中的电容器进行放电。它们与负载并联，分别用于对AC-DC和DC-DC转换器中的平滑电容器和储能电容器进行放电。关闭电源后，电容器仍保持充电状态，可能会对用户造成伤害，因此需要对其进行放电。在为此任务选择电阻器时，有两个权衡：它们应该具有足够高的电阻值，以便电路工作时消耗很少的功率；为了使电容器快速放电，其电阻值必须足够低。

浪涌限制电阻可以限制AC-DC电源首次开启以及存储电容充电时可能产生的浪涌电流量。这些电阻器的电阻通常非常低，并与交流电源线串联。对于更高的电源，通常使用负温度系数 (NTC) 电阻器来实现此目标。这些电阻器的电阻随着自加热而减小。使用这种类型的电阻器的一个缺点是在操作过程中必须保持温度恒定以确保低阻值。第三种选择是使用耐脉冲电阻。这些电阻器的功率通常以焦耳为单位测量。它比正常的以瓦为单位的连续功率标尺能更好地表达其功能。

当使用多个电源时，平衡电阻用于调节负载电流。一般来说，与使用单个大功率大电源相比，并联使用多个DC-DC转换器可以更便宜、更节能、更紧凑。设计此类电路时，不能简单地将输出连接在一起。必须采用一种方法来确保负载均匀分担。图 3 显示 RSHARE 电阻器填充了转换器输出之间的残余差异。

这种负载共享方法也用于其他类型的电源设计，特别是那些使用功率晶体管的电源设计。多个晶体管并联为负载供电，串联使用负载分担电阻。

另一种需要平衡的情况如图4所示。这种情况下，储能电容与直流电源输出串联。电解电容的漏电流就像一个与电容并联的电阻，如图中的RL1和RL2。这些电阻值可能变化很大，并且由于它们充当整个输出上的分压器，因此可能导致电容器两端的电压差超过电容器的额定值。匹配电阻 RB1 和 RB2 抵消了这种影响。

高压分压器用于向调节电路提供反馈。这些电阻器通常还具有其他辅助功能，例如监控除颤器中的高压电源、对存储电容器充电以及在所需充电水平时关闭电源。

高电流检测用于测量电源电流。这种测量方法利用并联电流表的原理，需要串联一个小阻值电阻，测量其上的压降来计算电流。这种电路设计必须综合考虑电阻的选择。一方面，它需要低电阻，以最大限度地减少热量产生和功耗，另一方面，它需要高阻抗，以便于测量。