合金电阻在作为取样电阻时选型7要素

电流感测电阻(取样电阻，电流感应电阻)英文一般译为Sampling resistor，Current sensing resistor。用简单的话描述就是一个阻值较小的电阻，串联在电路中用于把电流转换为电压信号进行测量。 采样电阻一般使用的都是精密电阻，阻值低，精密度高，一般在阻值精密度在±1%以内，更高要求的用途时会采用0.01%精度的电阻。

国内工厂生产的大部分都是以锰铜为材质的插件电阻，但是广大的用户更需要的是贴片的高精密电阻来实现取样功能，这是为了满足产品小型化产品生产的自动化的要求。能够生产在低温度系数，高精密度，超低阻值上做到满足用户要求电阻的厂商在国内是很少的，风华高科是其中为数不多之一。

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 风华全系列合金电阻器的额定值，可以看出该型取样电阻的主要性能参数
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 μV/℃.
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.