電流檢測電阻是隨電流測量、電流控制的要求開發出來的一種特殊電阻。電流的測量范圍很廣,從幾毫安到幾十安;測量的精度要求不同,電流檢測電阻也有不同的規格以滿足不同的需要。本文主要介紹高精度電流檢測電阻,其主要要求及特點如下。
1、RS的阻值小于10Ω
為減少在RS上的電壓降及減小在RS上的功率損耗,RS的阻值要求小。一般在大電流測量時(幾安到幾十安)要采用毫歐級的RS。例如,檢測電流為12A,若RS=0.1Ω(100mΩ),則在RS上的壓降VRS=1.2V,其功耗為14.4W。如果電源電壓為12V,則在負載上的工作電壓已降到10.8V;并且在檢測電阻RS上的損耗也太大。若采用5mΩ的RS,則RS上的壓降減小到0.075V,其功耗減少為0.72W。測量電流小時(如幾十毫安到幾百毫安),RS值可取零點幾歐姆到幾歐姆。所以電流檢測電阻RS的阻值是小于10Ω的。目前已開發出超小阻值的系列,有1mΩ、0.5mΩ、及0.3mΩ系列的電流檢測電阻。
內部電流檢測電路產生振蕩
2、四引線結構
當電流檢測電阻值已小到幾毫歐時,其引線的電阻造成的誤差則不能忽略,為此開發出四引線結構,如圖4所示。接近電阻根部的兩引線為測量VRS端,另兩根引線為電流的通路。在電阻根部測量RS上的電壓(消除了引線電阻的測量誤差)是精密測量方法,也稱為凱爾文(Kelvin)測量法。
四引線結構
3、RS的允差要求小
為保證電流測量的精度,RS的允差要求小。一般精密電阻的允差可達±0.01%,但電流檢測電阻值很小時(如RS=2mΩ),其允差達不到±0.01%,目前其允差可做到±0.1%。一般允差為±0.1%~±1%,RS的阻值≥5mΩ時,可達到±0.05%。
70℃時降功耗使用
4、溫度系數(TCR)要求小
在測量大電流時,RS的功耗可達1W以上,自身會發熱,若Rs自身溫度系數大,則電阻值發生變化而引起測量誤差。另外,環境溫度TA也會影響Rs的阻值變化,所以要求RS的溫度系數小。目前典型的電流檢測電阻的TCR為±1~±15×10-6/℃(在TA=0~60℃時,RS<1Ω)。除要求其TCR小外,還要求有長期穩定性。
5、額定功率大
為滿足大電流的測量,其額定功率一般為1~3W,某些功率電流檢測電阻在加散熱片的條件下可達10W(允許測更大的電流)。
6、允許環境溫度(TA)寬
電流檢測電阻的工作溫度范圍寬,一般為-55~+125℃。有一些可達150℃。但大部分RS在25℃后要降功耗使用,個別的RS可在70℃后才降功耗使用。例如,某電流檢測電阻在25℃時的額定功耗為1W,在100℃的工作溫度時,其允許的功耗已降到50%即0.5W;若在150℃工作溫度條件下,則允許功耗降到20%即0.2W。這一點在實際使用時十分重要。
7、熱電動勢要小
典型值為0.05μV/℃,典型的電流檢測電阻。電流檢測電阻的生產廠家很多,同一生產廠家也會生產出幾種或幾十種不同的電流檢測電阻(如不同的電流測量范圍、不同的精度、不同的封裝等)。
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