毫歐姆貼片電阻降低寄生電感和抑制熱電動(dòng)的作用

毫歐姆貼片電阻降低寄生電感和抑制熱電動(dòng)的作用

1.11 無觸點(diǎn)電位器
　　 無觸點(diǎn)電位器消除了機(jī)械接觸，壽命長(zhǎng)、可靠性高，分光電式電位器、磁敏式電位器等。

　　2、實(shí)芯碳質(zhì)電阻器
　　 用碳質(zhì)顆粒壯導(dǎo)電物質(zhì)、填料和粘合劑混合制成一個(gè)實(shí)體的電阻器。
　　特點(diǎn)：價(jià)格低廉，但其阻值誤差、噪聲電壓都大，穩(wěn)定性差，目前較少用。

　　3、繞線電阻器
　　 用高阻合金線繞在絕緣骨架上制成，外面涂有耐熱的釉絕緣層或絕緣漆。
　　繞線電阻具有較低的溫度系數(shù)，阻值精度高， 穩(wěn)定性好，耐熱耐腐蝕，主要做精密大功率電阻使用，缺點(diǎn)是高頻性能差，時(shí)間常數(shù)大。

　當(dāng)溫度輕微升高或者降低時(shí)，在不同材料的接觸面上會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，這種效應(yīng)對(duì)低阻值電阻的影響重要，盡管通常情況下熱電勢(shì)數(shù)值小，但微伏級(jí)的熱電勢(shì)能夠嚴(yán)重地影響測(cè)量結(jié)果。

　　直到今天，貼片電阻合金康銅依舊是繞線和沖壓分流器(在片狀材料上進(jìn)行模壓)的主要材料，盡管它有良好的TCR，但其對(duì)銅的熱電勢(shì)達(dá)40mV/K。例如，使用1毫歐的分流電阻檢測(cè)4A電流，10℃的溫差就能產(chǎn)生400mV的電壓差，相當(dāng)于測(cè)量結(jié)果誤差增大了10%。嚴(yán)重的情況是，假如考慮到電阻尺寸，經(jīng)常被忽略的珀?duì)柼?yīng)(Peltier effect)可以通過接觸面之間的相互加熱或降溫作用，將溫差增大到20℃以上(非常極端的例子是焊接部位熔化)。即使被測(cè)電路工作在恒定電流狀態(tài)下，由于珀?duì)柼?yīng)(Peltier effect)而產(chǎn)生的溫差也會(huì)導(dǎo)致有電壓存在，顯示電流是不恒定的。關(guān)斷電流之后，在溫差消失之前，測(cè)量結(jié)果會(huì)顯示有明顯的電流存在，根據(jù)設(shè)計(jì)和阻值的不同，電流誤差能有幾個(gè)百分點(diǎn)或達(dá)到幾個(gè)安培。而前面提到的精密電阻合金的熱電特性和銅接近，金屬和金屬的接觸面不會(huì)產(chǎn)生熱電壓，設(shè)計(jì)者至可以忽略珀?duì)柼?yīng)(Peltier effect)。比如使用一只0.3mW的電阻，產(chǎn)生的熱電壓小于1mV，在關(guān)掉100A電流的時(shí)侯，熱電勢(shì)產(chǎn)生的電流小于3mA。

在過去的幾年間，由于小體積的高精度低阻值電阻器的實(shí)用化，以及數(shù)據(jù)采集和處理器性能的大幅度提升，已經(jīng)導(dǎo)致傳統(tǒng)的基于分流器的電流檢測(cè)方法的技術(shù)革新，并使新的應(yīng)用成為可能，這在十年前，是無法想象的。

　　車身電子控制系統(tǒng)的工作電流大多在1-100A之間，在情況下(例如氧傳感器加熱)，會(huì)有短時(shí)間200-300A的電流，車輛的啟動(dòng)電流高達(dá)1500A。在電池和電源管理系統(tǒng)中，還有極端的情況，車輛運(yùn)行時(shí)持續(xù)電流為100-300A，而在靜止?fàn)顟B(tài)，電流只有幾毫安，這也需要被檢測(cè)出來。

　　基本原理

　　根據(jù)歐姆定律，當(dāng)被測(cè)電流流過電阻時(shí)，電阻兩端的電壓與電流成正比。當(dāng)1W的電阻通過的電流為幾百毫安時(shí)，這種設(shè)計(jì)是沒有問題的。然而如果電流達(dá)到10-20A，情況就不同，因?yàn)樵陔娮枭蠐p耗的功率(P=I2xR)就不容忽視了。我們可以通過降低電阻阻值來降低功率損耗，但電阻兩端的電壓也會(huì)相應(yīng)降低，所以基于取樣分辨率的考慮，電阻的阻值也不允許太低。

　　通常，下面的公式適用于計(jì)算電阻兩端的電壓：

　　U=RxI+Uth+Uind +Uiext+......

　　其中Uth是熱電動(dòng)勢(shì)，Uind 是感應(yīng)電壓，Uiext是PCB引線上微小電流引起的壓降。

　　其中與電流無關(guān)的因素而導(dǎo)致的誤差電壓能夠直接影響到測(cè)量的精度，因此設(shè)計(jì)者應(yīng)該了解這些因素并通過精心的電路板布局，選擇合適的元件來降低相關(guān)的影響。

過去25年，為了應(yīng)對(duì)基于磁場(chǎng)的電流檢測(cè)方法的發(fā)展，Isabellenhuette公司致力于通過對(duì)分流器貼片電阻進(jìn)行物理優(yōu)化進(jìn)而擴(kuò)展分流器的電流檢測(cè)的量程。與此同時(shí)，半導(dǎo)體公司已經(jīng)改進(jìn)了運(yùn)算放大器的諸多特性比如漂移，溫度系數(shù)和噪聲，這促使電子工程師可以在設(shè)計(jì)中選用毫歐級(jí)阻值的分流電阻，解決了大電流條件下的高功率損耗問題。但隨之而來的代價(jià)是因?yàn)楦蓴_和熱電效應(yīng)等因素而引起的相關(guān)誤差也大大增加，因此降低寄生電感和抑制熱電動(dòng)勢(shì)就顯得重要。

　　溫度系數(shù)

是錳鎳銅合金貼片電阻的典型溫度特性曲線，溫度系數(shù)TCR單位為ppm/K，在20或25℃ 時(shí)，TCR=[R(T)-R(T0)]/R(T0) ×(T-T0)，對(duì)于溫度系數(shù)的定義，制造商標(biāo)明溫度的上限是，舉例說明在+20 -+60℃的溫度范圍內(nèi)，測(cè)量系統(tǒng)經(jīng)常選用TCR為幾百個(gè)ppm/K 的低阻值的厚膜電阻器，圖1中紅色曲線表示TCR 為200 ppm/K的電阻器的溫度特性，即使在如此小的范圍內(nèi)，+50℃的溫度變化就足以導(dǎo)致阻值變化過1%，這樣的電阻是不能用于精確電流測(cè)量的，有些測(cè)量設(shè)備制造商至使用PCB走線的銅膜作為電流取樣電阻，銅的TCR是4000 ppm/K(or 0.4%/K)，2.5℃的溫度變化會(huì)造成1%的誤差。

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