電源設計人員必須將過流和短路條件的影響降至最低。 一種常見且成本相對較低的解決方案是將電流檢測電阻器與合適的測量電路相結合,以檢測過流事件。
精密測量電路測量與負載串聯的電阻兩端的電壓(以毫伏為單位)。 流過檢測電阻的電流是根據電阻兩端的壓降計算的。
在本文中,我們將重點介紹電源應用中的檢測電阻器。 這些包括電源、電機和大功率開關。
選擇電流檢測電阻
在選擇電流檢測電阻器時,必須考慮:
額定功率。 電阻公差。
電阻溫度係數(TCR)。
電阻器封裝尺寸。
檢測放大器電路的侷限性。
額定功率電阻的選擇通常是一種折衷方案。 為了儘量減少電路和系統雜訊對被測電壓的影響,電阻值應相對較高。 對於給定的電流,電壓降會很大,雜訊的影響會降低。
但是,如果電阻值較大,功率損耗也會增加,導致電阻自熱。 這反過來又導致電阻偏離其標稱值。
檢測電阻值通常為 <1 歐姆,以最大限度地減少功率損耗和發熱。 這意味著電阻器必須具有始終如一的高載流能力。 它還必須能夠承受大電流脈衝。
電阻容差 電壓測量精度與電阻容差直接相關。 電流檢測電阻器的容差往往為 1% 或更低。
TCR輸入端子的平均電壓給出電阻兩端的壓降。 為了最大限度地減少溫度檢測電阻漂移引起的誤差,電阻器的TCR值往往低於100 ppm °C。
檢測電阻器的低電阻值(見上文)給設計和製造帶來了挑戰。 電阻越低,所需電阻材料的金屬含量越高。 這反過來又會對 TCR 產生不利影響。
封裝尺寸 在大多數應用中,設計人員應選擇盡可能小的電阻器封裝。 此要求必須與應用程式的需求相平衡。 這些因素包括環境溫度、潛在的機械損壞以及電阻器自熱的影響。 易於製造和長期可靠性也是關鍵考慮因素。
檢測電路限制 電流檢測電阻的電阻必須很低,但這會導致嚴重的測量誤差。 在低電阻值下,重要的是要考慮焊點和系統板走線的電阻和溫度依賴性。 總之,這些器件的電阻可以高於檢測電阻器件。
系統板走線的TCR可以高於檢測電阻的TCR。 這給檢測電阻器件的測量帶來了一定的溫度依賴性。
開爾文電阻可以解決這個問題。 它是乙個 4 端子器件,其中兩個端子用於電流測量電流(感測元件)和兩個獨立的端子用於主電流。 然而,開爾文電阻器相對昂貴。 如果不需要極高的精度,則 2 端電流檢測電阻器是更經濟的選擇。
各種標準功率電阻器可用於電流檢測應用。 當標準電阻器器件不符合規格時,定製電阻器製造商可以提供解決方案。