电流检测电阻的技术要求

基于电阻器的直接式电阻检测技术对于直接式电流检测技术来说,它的缺点在于它因为是串在电路中的,所以它存在着功率的耗散,同时它的输出信号是不隔离的,如果在一些高压的系统中,我们需要做隔离的处理。另外它的输出信号比较小,我们需要通过运输放大器对它的信号进行放大的处理。
但是它会有更多的一些优点,比如说体积很小,它有非常好的线性度,不需要做补偿,它有出色的长期稳定性和温度的性能。另外它有非常宽的动态的检测范围,除此之外,它的成本也要低廉得多。
电流检测电阻的技术要求 电子元件技术网曾作过结论:在我们常规的Ω、KΩ的电阻中,我们所关注的参数并不需要很多。但是为了降低电流检测电阻的功率耗散,我们需要使用阻值非常小的电阻器,我们过去很多不关注的参数在这里我们不得不去关注。
我们会看到长期稳定性、温度漂移、热电动势和寄生电感等等一些参数,我们在电流检测中必须要考虑。而且它对于电流检测的误差的影响是巨大的。
影响这些参数主要有哪些因素?首先是材料,我们没有一个好的电阻合金材料是无法制造出好的分流器电阻的。另外就是设计,第三个是制造的工艺,我们叫制成。
可以看到材料对于温度系数对于长期稳定性和热电动势影响是最大的,设计对于寄生电感、功率和它的内阻以及它的端子结构影响是巨大的。制成主要是对它的精度以及它的成本影响很大。
因此一颗好的电流检测的电阻,并不是一个很简单的问题。我们简单的介绍一下我爱方案网上的经典论文《几个重要的参数对于检测精度的影响》。
温度系数:单位温度下阻值的相对变化率,单位用ppm表示。 下图是TCR的曲线,蓝色是我们常规的铜,也就是我们PCB板上走的铜膜,我们会看到它的温度漂移是4000个PPM,也就是温度每变化1摄氏度它的阻值要产生一百万分之四千这样的误差,这个值是非常大的。
因此在我们做设计的时候,电阻的端子以及PCB的走线影响是巨大的。我们不可以去忽视。
我们看到的红色的线我们叫做锡青铜,它的温漂是700个PPM每K。看到的绿色的这条线是我们的锰镍铜,锰镍铜是纯粹的合金材料,好的锰镍铜它的温漂只有10个PPM,是制造分流器电阻的最理想的材料之一。
采样电阻的TCR分析实例 使用1毫欧的电阻,1%的精度来检测一个45A的峰值电流,那么它的耗散功率接近2W,我们取得的采样信号大概是45个毫伏。我们不考虑其他的因素,我们知道得出的检测误差是1%,那么我们再来看温漂对它的影响。
假设这个电阻工作到100度,因为我们的参数给出来是25度的。工作到100度将意味着我们有75度的温度变化,如果我们使用20个PPM的合金来做这个电阻,我的误差是千分之一点五。
如果我使用800PPM的合金来制造的话,我最终的检测误差是6%,可以看到6%远远大于1%的水平。因此在电流检测的设计中,TCR是比误差更重要的参数。
初始误差我们可以通过后续的电路和软件进行校准和补偿,但是TCR做起来的难度要大的多。