负载电阻与普通电阻的区别及应用对比
2024-05-07 14:34:59 6,305
负载电阻是指在电路中用于消耗电能,将电能转化为其他形式能量(通常是热能)的电阻元件。它在电路中的主要作用是为电流提供一个有效的通路,从而吸收或“负载”一部分或全部由电源提供的电能。负载电阻的使用场景多样,例如在测试电源、电池等设备时,可以通过电子负载模拟真实的负载条件;在电力转换系统中,负载电阻可以用于吸收过量的功率,防止系统过压;在电机驱动系统中,制动电阻(一种特殊的负载电阻)用于消耗电机回馈的电能,实现快速制动。简而言之,负载电阻是电路设计中不可或缺的部分,用于维持电路的稳定性和保护电路中的其他元件。
要了解#负载电阻#,我们需要知道负载电阻的用途。负载电阻是抵抗电流流动的总“力”。添加到电路中的器件越多,负载电阻就会增加,从而限制电流。在具有电容性负载的交流电路中,负载电阻被认为是负载阻抗,它是电阻和感抗的组合,并且与电阻一样以欧姆为单位进行测量。
那么内阻呢?它保留在电源的集成电路内。当没有电流流动时,它与电源的电势差(称为电动势(EMF))成反比。一般来说,当电流流过时,电源会因内阻而散热。
为什么选择使用负载电阻
如果电路路径上没有电阻怎么办?从理论上讲,这种情况不应该存在,因为即使是最细的导线,当电流流过时也会呈现一定的电阻。但是,如果您连接电池的端子而电路上没有连接其他设备,则会发生短路,通常会损坏电池。
负载电阻器不是指定类型的电阻器。相反,它是一个被选为电阻负载的电阻器,用于获取LED的理想电流、放大器的合适电信号,或为教程展示目的模拟测试原理图。
例如,连接一个红色 LED,通常需要 2.2V,并表示需要 20mA 才能正常工作。负载电阻就可以完成这项工作。您可以串联一个 40Ω 电阻来降低 3.3V 电池电源的电压。稍后我将解释如何确定欧姆值。
此外,使用虚拟负载作为测试组件来模拟音频放大器的电流,而不是使用扬声器来避免烦人的声音。此外,分流电阻器和去耦电容器 也可以作为负载电阻器的多种应用。
负载电阻计算公式
根据欧姆定律,V=I·R;其中 V 是电压,“I”是电流,“R”是负载电阻。因此,我们可以通过电压除电流来计算负载电阻:
R=V/I
那么,回到上一节末尾的问题:为什么需要 40Ω 电阻才能在 3V 电源上运行 20mA LED ?
1.计算LED所需的压降
V压降= V负载-V LED = 3V-2.2V = 0.8V
2.计算出阻性负载(负载电阻)的大小
R负载=电压降/I LED =0.8V/20mA=40Ω
此外,EMF值可以用以下公式计算:
E=I·(R+r)
其中“I”是电流,“R”是负载电阻,“r”是内阻。
LED 转向灯负载电阻接线
负载电阻最常出现在车辆上的 LED 转向指示灯中,以防止超级闪光 问题,并且可应用于两种类型的灯丝应用:1156/3156/7440 和 1157/3157/7443。两种不同的接线图如下:
由于 1156、3156 和 7440 是单灯丝应用,因此只需要两根电线(一根正极,一根负极)。这非常简单,因为您只需在两根电线之间轻敲负载电阻线即可。
双灯丝应用 1157、3157 和 7443 具有三根电线(一根共享负极、一根正极暗淡模式和一根正极亮/闪烁模式)。接线时,需要进行更多的尝试和错误。我们建议将LED 负载电阻缠绕在最鲜艳的电线颜色(通常是较亮/闪烁)和最不鲜艳的电线颜色(通常为负)之间。在本文中,我们将尝试连接电阻器的红线和黑线。
这些电阻器的典型尺寸为 6 欧姆,并且它们的外壳上可能印有额定功耗 (W)。除了电阻之外,还应考虑额定功率,因为添加负载电阻是为了补偿当白丝灯泡更换为 LED 灯泡时损失的负载。这种差异决定了您想要的LED 转向信号电阻器的功率(瓦)大小:
P电阻=P灯丝-P LED
然后,结合瓦特定律,我们可以计算出电阻的阻值:P=V·I → I=P/V。
R电阻=V电源÷(P电阻/V电源)=V电源2 /P电阻
负载电阻和普通电阻有什么区别
负载电阻和普通电阻虽然在本质上都是电子元件,用于限制电流,但它们在应用目的、选择标准、稳定性和精度要求以及典型使用场景上有所不同:
(1)在应用环境方面:
- 负载电阻:主要用于连接在电源或信号源的输出端,其目的是消耗电流或功率,模拟实际工作条件,比如在电源测试、电机测试、电池放电测试等场景中。
- 普通电阻:广泛应用于各种电路设计中,功能多样,包括限流、分压、偏置设定、信号衰减、滤波等,应用范围从消费电子到工业控制等众多领域。
(2)数值选择:
- 负载电阻:其数值需根据具体应用需求精心选择,确保能够匹配电路的工作条件,吸收预定的功率而不至于过热或损坏。
- 普通电阻:数值选择相对灵活,根据电路的具体需求调整,可以是为了达到特定的电压分压比、限流值或是滤波效果。
(3)稳定性与精度:
- 负载电阻:通常要求具有较高的稳定性和精度,因为其直接影响到测试结果的准确性和电路工作的稳定性。
- 普通电阻:虽然也要求一定的稳定性,但在某些应用中允许的误差范围可能更大,除非在精密电路中使用,这时对精度要求也会提高。
(4)物理特性与设计:
- 负载电阻可能需要特殊的设计来应对高功率消耗,比如采用更大的体积、更好的散热设计或者特殊材料以提高耐热性。
- 普通电阻则根据电路的具体需求选取,可能在尺寸、功率处理能力上更加多样化,不特别强调高功率处理能力。