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。
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0.3mω系列的电流检测电阻。
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。
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±0.01%,目前其允差可做到±0.1%。一般允差为±0.1%~±1%,rs的阻值≥5mω时,可达到±0.05%。
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)。
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。
7、热电动势要小
典型值为0.05μv/℃,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)。
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