电阻选型考虑什么， 点灯电路，USB2.0电路中电阻选取

? ? ?电阻选型的时候我们需要关注的参数有：阻值，封装，精度，额定功率，额定电压，温度系数。特别的还需要去关注其老化系数和噪声

老化系数：电阻在额定功率长期负荷下，阻值相对变化情况，是表示电阻器寿命长短的参数；

噪声：包括热噪声以及电流噪声两个部分。

? ?在项目中，选型电阻的时候，通常需要先计算所需电阻的阻值，计算电阻的功耗，并且要留有一定的裕量。依据确定的阻值以及功率选择合适系列（E24/E96系列是常用的）和封装。根据计算的阻值，选择最接近的标称值电阻（要考虑电阻的精度）；根据功率需求，选择合适的封装形式。

? ?还应该尽量选择常用，成本较低亦或是BOM中公用的电阻。对于一些场合，如上拉和下拉电阻的选取可以选择BOM中存在的电阻，降低BOM中的元件种类。

点灯电路

? ? 在TINA-TI中搭建点灯电路，当信号输入低电平时MOS管关断，没有电流通过发光二极管，二极管熄灭；当信号为高电平时侯，发光二极管发光。

? ? 假想限流电阻R1如果是0欧姆，那么发光二极管会闪一下后会烧坏，电流过大，如果R1阻值比较大，通过的电流又会比较小，发光二极管不亮，所以限流电阻应该根据发光二极管的发光情况选取合适的阻值，什么亮度的发光二极管可以满足需要，我们可以在发光二极管的数据手册中找到答案。

? ?电路中电阻选取上拉还是下拉可以根据前级信号输入电路的结构进行决定，具体电路需要具体分析。

（1）下表是一种普通发光二极管的相关手册截图部分

? ? ? 查阅普通发光二极管的数据手册，可以看到通过其电流是20mA的时候，发光强度的典型值是90毫坎德拉，（坎德拉cd是表述发光强度的单位），90毫坎德拉的发光强度已经可以满足发光二极管的指示功能了。

? ? ?发光强度随电流的变化情况，图中20毫安对应的1就是指90毫坎德拉

? ? ? 发光二极管上面的压降随通过电流的变化情况，从折线图可以看出，当电流是20mA时，二极管上面的压降是1.9V左右。

限流电阻的计算公式为：R=（VCC-VF）/IF? ? ?其中：VF是发光二极管上面的压降，IF是通过发光二极管的电流。（3.3-1.9）/20=70欧姆，负载太大，功耗比较高，选择此设计显然不太合理。

（2）找到一款高亮发光二极管，数据手册部分截图如下? ??

? ? ? 在上面右图发光强度随电流变化的图中可以看到，当电流流过2mA的时候，二极管的发光强度已经达到1（90毫坎德拉），在上面左图可以看到，电流2mA的时候，二极管上面的压降是1.8V。

? ? ? ?计算限流电阻的大小（3.3-1.8）/2=750欧姆，该阻值的电阻也属于常见电阻，但是也可以尝试选取更常见的电阻1K，看发光强度是否影响正常的指示功能。

? ? ? 下面考虑电阻的精度，E24系列的5%，10%或者是E96系列的1%，实际应用中，电阻精度对发光二极管发光强度的影响，肉眼难以进行区分，不会影响正常的指示功能，所以精度的选择不是那么重要。

? ? ? ? 考虑功率的影响，若是选取0402封装的电阻，0402常见的功率是1/16W=0.0625W，则此时发光二极管的功耗是=1.8*1.8/750=0.00432W，远小于该封装电阻的额定功率，虽然当环境温度大于70摄氏度的时候，功耗降额比较严重，但是留有的裕量已经足够，所以可以选取该封装的电阻。

USB2.0接口电路

USB2.0协议规定要提供5V，500mA的电流，USB3.0需要提供900mA的电流。

? ? ? 对每个USB接口提供规定的电流，这样可以确保PC机的功耗稳定，如果没有电流限制，PC机多个接口连接负载可能需要提供比较大的功率，这显然是不现实的。

? ?在USB2.0的设计电路中我们会根据实际的需求或者定制产品的需要留有裕量，所以在接口电路中我们会提供比较大的电流，以便提高带载能力

? ?常见光驱的功耗2.5-3W，使用USB供电就需要500-600mA的供电电流，如果USB2.0接口提供的是标准500mA电流的话，那么使用该光驱装系统时可能会出现功耗不够装载不成功的情况

? ? ? ?如图还有一种光驱有USB和Type-C两种接口在一起，其实Type-C接口就是为了给光驱提供足够的电流供其使用，所以考虑到外置光驱，我们可以将限流放大到1A

USB接口设计图

? ? ? 在接口电路中，USB限流开关IC是电源管理类芯片(我们选取TI的TPS25221进行电路设计)中保护电路的核心部分，具有隔离保护的作用，如带载U盘或者其他USB接口设备，若是其内部损坏短路将会形成比较大的短路电流，如果没有限流开关IC的保护可能会损坏PC机的主板，而且该电源管理IC还能加强电路的带负载能力。

? ? ?选取TI的一款电源管理芯片TPS25221进行USB的接口设计，其中对外提供的电流我们可以改变电阻的阻值进行实现。

? ? 以接口提供1A电流为例，进行电阻的选型。首先针对需求利用TI官方提供的公式（在TPS25221的设计手册中可以找到）计算所需电阻的阻值，

? 通过上面提供的公式我们先进行阻值的理论计算，计算过程如下：

? ? ? ?查阅E24系列的电阻手册，没有50k的电阻，相近的只有47k和51k的阻值，由公式可以看出，阻值大于50k的话，电流将会小于1000mA，所以选取47k电阻。

? ? ? ?E24系列的电阻常见的精度有5%和10%，如果选取10%精度的电阻，那么47k的电阻的阻值范围是42.3k~51.7k之间，当某些精度的电阻值超过50k的时候，显然电流会小于1000mA，不满足设计需求。

? ? ? ?当选取E24系列47k电阻精度为5%时，电阻的范围是44.65k~49.35k之间，通过计算，提供的最小电流在1.12A~1.01A之间可以满足需求，此时阻值计算得到最大电流是1.32A~1.2A之间，留有相当的裕量，符合设计需求。

? ? ? ?选取E96系列与50k比较接近的电阻是4.99k，选取精度1%也能基本满足需求，计算结果大家可以利用公式自行推算。

? ? ? 综上，选取E24系列47k精度5%的电阻，或者E96系列4.99k精度1%的电阻均能满足1A电流的需求。在进行USB接口设计的时候，限流在0.5A的时候，实际端口的限流一般会设计在0.6~0.7A左右；限流在1A的时候，实际端口的限流一般会设计在1.2A~1.5A左右。

? ? ? 在进行电路设计的时候要留有裕量，打7折，8折甚至是5折去进行元器件的选型，这样可以减少问题的发生，在得到需要器件的标称值后还要考虑电阻的精度，避免设计的板卡出现概率性不能工作的问题。