取样电阻的原理与运用
另外， 在一些电子产品中要限制输出电流， 以防止有故障时（负载发生局部短路或输出端短路、 电源输出电压升高等） 产生过流而造成更大损失。 检测到有过流发生时， 可以控制关断电源或负载开关， 或以限制的电流输出。
图 1 是一种电流检测电路。 RS 是电流检测电阻， RL 是负载（通常为直流电机、 电磁阀或加热器等）。
当电流流过电流检测电阻时产生一个电压降 VRS， 此电压输入电流检测 IC， 经放大器放大后输出与电流 I 成比例的电压 V。 为减小在 RS 上的电压降 VR， 检测电阻一般取很小阻值（几毫欧到几百毫欧）。
图 2 过流保护的负载开关结构框图 图 2 是一种带过流保护的负载开关结构框图， 图 2 中， RL 是负载， RS 是电流检测电阻。流过 RS 的电压降 VRS 与电流 I 成比例， 此电压 VRS 输入负载开关 VI 端。
若内部电流检测电路检测出有过流状态， 输出过流信号（电平信号） 给通、 断控制电路， 关断负载开关。 一旦开关断开， RS 上电压 VRS=0， 开关又接通， 产生振荡， 如图 3 所示。
输出电流将小于限 制电流。 更好的办法是通过 FLAG 端输出过流信号给μ C,使μ C 输出低电平给负载开关 ON端， 关断负载开关。
图 2 中未画出μ C 及μ C 与负载开关的连线。 从图 1 及图 2 可看出： 无论电流测量或电流限制控制电路都需要外接电流检测电阻 RS。
RS的选择是否正确及 RS 的质量好坏， 对电流测量精度有很大的影响。 电流检测电阻的要求及特点 电流检测电阻是随电流测量、 电流控制的要求开发出来的一种特殊电阻。
电流的测量范围很广， 从几毫安到几十安； 测量的精度要求不同， 电流检测电阻也有不同的规格以满足不同的需要。 本文主要介绍高精度电流检测电阻， 其主要要求及特点如下。
表 1 LR2512 与 CS1225 的主要性能参数 1.RS 的阻值小于 10Ω 为减少在 RS 上的电压降及减小在 RS 上的功率损耗， RS 的阻值要求小。 一般在大电流测量时（几安到几十安） 要采用毫欧级的 RS。
例如， 检测电流为 12A， 若 RS=0.1Ω（100mΩ ） ，则在 RS 上的压降 VRS=1.2V， 其功耗为 14.4W。 如果电源电压为 12V， 则在负载上的工作电压已降到 10.8V； 并且在检测电阻 RS 上的损耗也太大。
若采用 5mΩ 的 RS， 则 RS 上的压降减小到 0.075V， 其功耗减少为 0.72W。 测量电流小时（如几十毫安到几百毫安），RS 值可取零点几欧姆到几欧姆。
所以电流检测电阻 RS 的阻值是小于 10Ω 的。 目前已开发出超小阻值的系列， 有 1mΩ 、 0.5mΩ 、 及 0.25mΩ 系列的电流检测电阻。
图 3 内部电流检测电路产生振荡 2.四引线结构 当电流检测电阻值已小到几毫欧时， 其引线的电阻造成的误差则不能忽略， 为此开发出四引线结构， 如图 4 所示。 接近电阻根部的两引线为测量 VRS 端， 另两根引线为电流的通路。
在电阻根部测量 RS 上的电压（消除了引线电阻的测量误差） 是精密测量方法， 也称为凯尔文（Kelvin） 测量法。 图 4 四引线结构 3.RS 的允差要求小 为保证电流测量的精度， RS 的允差要求小。
一般精密电阻的允差可达±0.01%， 但电流检测电阻值很小时（如 RS=2mΩ ）， 其允差达不到±1%， 目前其允差可做到±0.5%。 一般允差为±0.5%～±5%。
图 5 70℃时降功耗使用 4.温度系数（TCR） 要求小 在测量大电流时， RS 的功耗可达 1W 以上， 自身会发热， 若 Rs 自身温度系数大， 则电阻值发生变化而引起测量误差。 另外， 环境温度 TA 也会影响 Rs 的阻值变化， 所以要求 RS 的温度系数小。
目前典型的电流检测电阻的 TCR 为 ±1～±15×10-6/℃（在 TA=0～60℃时，RS＜1Ω ）。 除要求其 TCR 小外， 还要求有长期稳定性。
5.额定功率大 为满足大电流的测量， 其额定功率一般为 1～3W， 某些功率电流检测电阻在加散热片的条件下可达 10W（允许测更大的电流）。 表 2 LR 的外廓尺寸及焊盘尺寸-允差 6.允许环境温度（TA） 宽 电流检测电阻的工作温度范围宽， 一般为-55～+125℃。
有一些可达 150℃。 但大部分 RS 在25℃后要降功耗使用， 个别的 RS 可在 70℃后才降功耗使用。
例如， 某电流检测电阻在 25℃时的额定功耗为 1W， 在 100℃的工作温度时， 其允许的功耗已降到 50%即 0.5W； 若在 150℃工作温度条件下， 则允许功耗降到 20%即 0.2W。 这一点在实际使用时十分重要。
表 3 几种典型的电流检测电阻 7.热电动势要小 典型值为 0.05 μ V/℃。 典型的电流检测电阻 电流检测电阻的生产厂家很多， 同一生产厂家也会生产出几种或几十种不同的电流检测电阻（如不同的电流测量范围、 不同的精度、 不同的封装等）。
这里介绍 KAT 公司的高精电流检测电阻 LR 系列和 CS 系列及一些同类产品。 1.主要特点 LR 系列高精度电流检测电阻的主要特点： ①温度系数最大值为±15×10-6/℃； ②额定功率为 1～4W； ③阻值允差±0.5%-5%； ④阻值范围 0.25 mΩ ～420mΩ ； ⑤最大检测电流可达 80A ； ⑥贴片式元件（SMD）； ⑦四端精密凯尔文结构， 提高测量精度； ⑧有无铅产品； ⑨工作温度范围-55～+155℃。
2.主要性能参数 LR 与 CS 系列的主要性能参数如表 1 所示。 在工作温度（环境温度 TA 下） 大于 70℃时， 要降功耗使用， 如图 5 所示。
3.尺寸及焊盘尺寸 该系列电流检测电阻的外廓尺寸及焊盘尺寸如表 2 所示。 德国伊萨（ISABLLENHUETTE） 这里再介绍一些其他同类产品， 德国伊萨（ISABLLENHUETTE） 始创与 1482 年的德国伊萨拜棱辉特（ISABLLENHUETTE） 公司， 在金属合金的制造加工和处理方面， 有着长达 500年的历史和经验， 1889 年在全球最早研制出锰镍铜电阻合金， 1978 年生产世界第一个表面贴装豪欧电阻器， 至今仍保持该技术的领先地位。
现在伊萨拜棱辉特 （ISABELLENHUETTE）公司已经成为世界上最主要的电阻用合金材料和最先进的紧密微阻值电阻制造厂商。 低温度系数、 地热电动势、 良好的长期稳定性、 低寄生电感， 高脉冲负载能力等是对用于电流检测的精密电阻的基恩要求其中部分特征取决于电阻材料， 部分特性则由设计和生产工艺决定。
伊萨拜棱辉特（ （ISABELLENHUETTE） 的产品采用两种上产技术， ISA-WELD(高能电子束焊接铜 maganin 铜的技术)。 PCB 及散热安装产品 应用领域 电流检测电阻的应用领域极广。
主要应用与工业、 消费类、 汽车、 通信、 医疗、 仪器及军用/航空和航天。
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