毫歐姆貼片電阻降低寄生電感和抑制熱電動的作用

毫歐姆貼片電阻降低寄生電感和抑制熱電動的作用

1.11 無觸點電位器
　　 無觸點電位器消除了機械接觸，壽命長、可靠性高，分光電式電位器、磁敏式電位器等。

　　2、實芯碳質電阻器
　　 用碳質顆粒壯導電物質、填料和粘合劑混合制成一個實體的電阻器。
　　特點：價格低廉，但其阻值誤差、噪聲電壓都大，穩定性差，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，阻值精度高， 穩定性好，耐熱耐腐蝕，主要做精密大功率電阻使用，缺點是高頻性能差，時間常數大。

　當溫度輕微升高或者降低時，在不同材料的接觸面上會產生熱電勢，這種效應對低阻值電阻的影響重要，盡管通常情況下熱電勢數值小，但微伏級的熱電勢能夠嚴重地影響測量結果。

　　直到今天，貼片電阻合金康銅依舊是繞線和沖壓分流器(在片狀材料上進行模壓)的主要材料，盡管它有良好的TCR，但其對銅的熱電勢達40mV/K。例如，使用1毫歐的分流電阻檢測4A電流，10℃的溫差就能產生400mV的電壓差，相當于測量結果誤差增大了10%。嚴重的情況是，假如考慮到電阻尺寸，經常被忽略的珀爾帖效應(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)。即使被測電路工作在恒定電流狀態下，由于珀爾帖效應(Peltier effect)而產生的溫差也會導致有電壓存在，顯示電流是不恒定的。關斷電流之后，在溫差消失之前，測量結果會顯示有明顯的電流存在，根據設計和阻值的不同，電流誤差能有幾個百分點或達到幾個安培。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產生熱電壓，設計者至可以忽略珀爾帖效應(Peltier effect)。比如使用一只0.3mW的電阻，產生的熱電壓小于1mV，在關掉100A電流的時侯，熱電勢產生的電流小于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用化，以及數據采集和處理器性能的大幅度提升，已經導致傳統的基于分流器的電流檢測方法的技術革新，并使新的應用成為可能，這在十年前，是無法想象的。

　　車身電子控制系統的工作電流大多在1-100A之間，在情況下(例如氧傳感器加熱)，會有短時間200-300A的電流，車輛的啟動電流高達1500A。在電池和電源管理系統中，還有極端的情況，車輛運行時持續電流為100-300A，而在靜止狀態，電流只有幾毫安，這也需要被檢測出來。

　　基本原理

　　根據歐姆定律，當被測電流流過電阻時，電阻兩端的電壓與電流成正比。當1W的電阻通過的電流為幾百毫安時，這種設計是沒有問題的。然而如果電流達到10-20A，情況就不同，因為在電阻上損耗的功率(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相應降低，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算電阻兩端的電壓：

　　U=RxI+Uth+Uind +Uiext+......

　　其中Uth是熱電動勢，Uind 是感應電壓，Uiext是PCB引線上微小電流引起的壓降。

　　其中與電流無關的因素而導致的誤差電壓能夠直接影響到測量的精度，因此設計者應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的影響。

過去25年，為了應對基于磁場的電流檢測方法的發展，Isabellenhuette公司致力于通過對分流器貼片電阻進行物理優化進而擴展分流器的電流檢測的量程。與此同時，半導體公司已經改進了運算放大器的諸多特性比如漂移，溫度系數和噪聲，這促使電子工程師可以在設計中選用毫歐級阻值的分流電阻，解決了大電流條件下的高功率損耗問題。但隨之而來的代價是因為干擾和熱電效應等因素而引起的相關誤差也大大增加，因此降低寄生電感和抑制熱電動勢就顯得重要。

　　溫度系數

是錳鎳銅合金貼片電阻的典型溫度特性曲線，溫度系數TCR單位為ppm/K，在20或25℃ 時，TCR=[R(T)-R(T0)]/R(T0) ×(T-T0)，對于溫度系數的定義，制造商標明溫度的上限是，舉例說明在+20 -+60℃的溫度范圍內，測量系統經常選用TCR為幾百個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，+50℃的溫度變化就足以導致阻值變化過1%，這樣的電阻是不能用于精確電流測量的，有些測量設備制造商至使用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℃的溫度變化會造成1%的誤差。

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