給大家分享關(guān)于電流檢測(cè)電阻工作原理、電流檢測(cè)電阻選擇、電流檢測(cè)電阻類(lèi)型、電流檢測(cè)電阻設(shè)計(jì)案例相關(guān)的知識(shí)。

什么是電流檢測(cè)電阻？

在許多通用電子應(yīng)用中，通常都需要電流感應(yīng)來(lái)監(jiān)控和控制應(yīng)用。 例如：電池充電器電路需要電流感應(yīng)技術(shù)從驅(qū)動(dòng)器、控制器的角度確定充電電流。

不同類(lèi)型的電流傳感器具有不同的電流傳感技術(shù)，用來(lái)測(cè)量或者檢測(cè)電流。 電流檢測(cè)最常用且最具成本效益的解決方案是分流電流傳感器，也就是檢測(cè)電阻。

電流檢測(cè)電阻類(lèi)似于普通電阻，但具有非常低的電阻額定值和高額定功率。 這些具有已知電阻值 (R) 的分流電阻放置在電流傳導(dǎo)路徑中，可以讓要測(cè)量的全部電流 (I) 流過(guò)電阻。

電流檢測(cè)電阻工作原理

分流意味著為電路提供不同的路徑，電流檢測(cè)電阻也是一樣的，為電流從一個(gè)電路部分流向另一個(gè)電路的另一個(gè)部分，創(chuàng)建一個(gè)非常低的路徑。 在這條路徑上，每當(dāng)電流通過(guò)低電阻區(qū)域時(shí)，無(wú)論電流量大小，都可以測(cè)量流過(guò)電路的電流量。

現(xiàn)在通過(guò)測(cè)量電阻兩端的電壓降 (V) ，使用簡(jiǎn)單的歐姆定律 (I=V/R)，我們可以計(jì)算流過(guò)電路的電流量。

V = I x R

其中 V 是分流電阻上出現(xiàn)的電壓降，I 是電流流動(dòng)速率，R 是分流電阻值，單位為歐姆。 因此，如果電阻是靜態(tài)的，例如所有情況下為 1 ohm，則 V 取決于 I。

電流檢測(cè)電阻選擇-需要考慮哪些參數(shù)？

電流檢測(cè)電阻是一種特殊類(lèi)型的電阻。 它不同于電子電路中傳統(tǒng)使用的電阻。 通用電阻用于非常低的工作電流，通常用于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度，例如 0-85 攝氏度。 但是，由于流過(guò)的電流很大，電流檢測(cè)電阻的溫度系數(shù)范圍很廣。

標(biāo)準(zhǔn)電阻和電流檢測(cè)電阻之間的主要區(qū)別在于熱電動(dòng)勢(shì)的溫度系數(shù)。 在普通電阻中，熱電動(dòng)勢(shì)被忽略，但在電流檢測(cè)電阻中，根據(jù)溫度，兩種不同的導(dǎo)電材料會(huì)產(chǎn)生可變電壓。

因此，元件材料電流檢測(cè)電阻的選擇很重要。 大多數(shù)時(shí)候，錳銅（-3.0 uV / o C 熱電動(dòng)勢(shì)，具有出色的溫度系數(shù)范圍）用于制造外露刀片分流電阻。

下面是選擇電流檢測(cè)電阻需要注意的幾個(gè)重要參數(shù)。

1、電流檢測(cè)電阻--分流電阻的阻值和額定功率

電阻值是電流檢測(cè)電阻的重要參數(shù)，該值將決定在電流流動(dòng)期間電壓會(huì)下降多少。

電路檢測(cè)電阻值可以從電流檢測(cè)放大器的角度來(lái)確定。 根據(jù)電流檢測(cè)放大器的最大電流和最大輸入電壓，可以選擇分流電阻的值。 但是，較大的值會(huì)影響分流電阻的額定功率并增加散熱量。

電流檢測(cè)電阻電路圖（雙擊可放大）

上述電流檢測(cè)電阻電路顯示了如何將分流電阻放置在載流路徑中，以及如何使用電流檢測(cè)放大器計(jì)算電阻器兩端的電壓降。

分流電阻的功耗可以使用以下公式確定：

P = V x I

其中V是電壓，I是電流。 由于可以使用歐姆定律確定分流電阻上的壓降。 分流電阻的功耗可以通過(guò)以下方式確定：

P = I 2 R

因此，具有較小值的分流電阻器將產(chǎn)生較少的熱量，并否決使用額外的散熱器。

分流電阻值通常為毫歐額定值，通常是合適的，并且在大電流中產(chǎn)生的功率耗散較小。 電阻的瓦數(shù)會(huì)更低，尺寸會(huì)非常小，有助于更小的 PCB 面積。

但是，分流電阻的功耗也可以使用電阻器的PCR 值來(lái)確定。 PCR 代表電阻功率系數(shù)（ppm/W），表征不同阻值電阻的不同功耗值。

2、電流檢測(cè)電阻-分流電阻容差

電子產(chǎn)品中沒(méi)有什么是理想的，分流電阻也不例外。 因此，分流電阻的容差是影響分流電阻傳感精度的重要參數(shù)。 普通通用電阻的容差為 10%、5% 甚至 1%。 因此，額定值為 10 歐姆且容差為 10% 的電阻將具有從 9 歐姆到 11 歐姆的值。 在正常操作期間，由于環(huán)境溫度和其他附加依賴(lài)性，該值會(huì)發(fā)生變化。

然而，在大多數(shù)應(yīng)用中，電阻容差并不重要，但對(duì)于應(yīng)用輸出高度依賴(lài)于感測(cè)值的應(yīng)用，容差成為需要考慮的關(guān)鍵參數(shù)。

分流電阻容差范圍從 1% 到 0.1%，但是，需要多少精度完全取決于應(yīng)用要求，需要根據(jù)此參數(shù)選擇電阻。

3、電流檢測(cè)電阻-分流電阻的溫度系數(shù)

電阻的 TCR 或溫度系數(shù) (ppm / °C ) 是決定電阻溫度變化會(huì)改變多少電阻的參數(shù)。 溫度系數(shù)是分流電阻應(yīng)用中的一個(gè)重要參數(shù)，對(duì)于通用電阻器而言并不重要。

但對(duì)于分流電阻，它需要非常低，因?yàn)橛捎陔娏鬏^大，分流電阻的功耗可能會(huì)更大這會(huì)增加電阻溫度。 由于電阻溫度升高，電阻值可能會(huì)發(fā)生變化，并且可能會(huì)提供帶有錯(cuò)誤的讀數(shù)。

溫度系數(shù)（TCR） 值取決于用作電阻元件的材料，取決于容差和額定功率以及電阻的物理尺寸。 由于使用金屬箔元件作為電阻材料，因此有多種分流電阻使用非常低的 TCR 值。

電流檢測(cè)電阻類(lèi)型

電流檢測(cè)電阻的放置有兩種類(lèi)型：高端放置和低端放置。

1、高端放置

在高端放置中，分流電阻放置在負(fù)載的高端（正軌）上。 這種高端放置廣泛使用，并且通常需要差分放大器來(lái)感測(cè)流過(guò)電阻的實(shí)際電流。

電流檢測(cè)電阻高端放置（雙擊可放大）

2、低端放置

在低端放置中，分流電阻放置在負(fù)載的低端（接地或負(fù)軌）上。 這種布局會(huì)抵消負(fù)載接地，并且通常難以確定負(fù)載的短路狀況。 分流電阻的放置和往常一樣，都會(huì)在分流電阻上產(chǎn)生電壓降，可用于感測(cè)流經(jīng)負(fù)載和電阻的電流。

電流檢測(cè)電阻低端放置（雙擊可放大）

電流檢測(cè)電阻設(shè)計(jì)參考

1、直流電源

下圖是簡(jiǎn)單電源中的電流檢測(cè)電路和浪涌電流保護(hù)電路。 在這些電路中，電流檢測(cè)電阻器放置在負(fù)載電流電源線(xiàn)上。 通過(guò)使用運(yùn)算放大器或控制 IC 測(cè)量電流檢測(cè)電阻的電壓，即可測(cè)量電流。

電流檢測(cè)電路（負(fù)載側(cè)）

直流電源（負(fù)載側(cè)）電流檢測(cè)電路示例圖（雙擊可以放大）

浪涌電流保護(hù)電路

直流電源中的電流檢測(cè)電路（保護(hù)浪涌電流）（雙擊可以放大）

用途：各種直流電源電路。

2、DC-DC轉(zhuǎn)換器

例如下面的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，為了監(jiān)控輸出，電流檢測(cè)電阻放置在轉(zhuǎn)換器的外部。 為了最大限度地減少電阻器的功率損耗，使用了非常低電阻的電阻。

DC-DC 轉(zhuǎn)換器中的電流檢測(cè)電路示例（雙擊可放大）

3、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

在電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中使用電流檢測(cè)電路有兩個(gè)目的，如下圖所示。 為了保護(hù)電路和檢測(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓的相位。

為了節(jié)省空間，在相位檢測(cè)電路中使用了非常低電阻的分流電阻。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路（雙擊可放大）

4、基于 MPPT 的太陽(yáng)能充電控制器電路選擇分流電阻

下面是一個(gè)為基于 MPPT 的太陽(yáng)能充電控制器電路選擇分流電阻的示例，通過(guò)該電路充電的電池是負(fù)載。

負(fù)載使用分流電阻 R6 連接。 R6 將決定充電電流，這意味著此 R6 的電壓降在任何情況下都將保持恒定，因?yàn)?V = I x R。 R 將保持不變，V 保持不變，驅(qū)動(dòng)器將改變充電電流。

要選擇分流電阻，需要考慮以下三個(gè)條件：

1、驅(qū)動(dòng)器 IC LT3652 將使用的恒定電壓

2、需要通過(guò)電阻傳送到電池的最大充電電流。

3、由于它是充電控制，因此容差可能為 1%。

根據(jù) LT3652 數(shù)據(jù)表，檢測(cè)引腳將使用 100 mV (0.1V) 的恒定檢測(cè)電壓。 此外，LT3652 支持的最大充電電流為 2A。 因此，分流電阻值需要為 R = V / I 或分流電阻值將是 0.1V / 2A = 0.05 歐姆或 50 毫歐。

該電阻的額定功率需要為 P = I 2 R 或 P = 2 2 x 0.05 = 0.2 W。 分流電阻的閉合值為 50 毫歐、1% 額定值、0.25 W。 但是，0.375W不是 0.25 W，是可以使用的安全電阻瓦數(shù)。

使用電流檢測(cè)電阻精確測(cè)量電流的設(shè)計(jì)技巧

1、選擇最佳歐姆值

選擇最佳歐姆值是一個(gè)平衡問(wèn)題。 如果太高，則會(huì)浪費(fèi)功率，產(chǎn)生過(guò)多的熱量，并失去電壓調(diào)節(jié)。 如果太低，則感應(yīng)電壓將相應(yīng)降低，因此噪聲和分辨率問(wèn)題將限制準(zhǔn)確測(cè)量。

2、選擇正確的額定功率

額定功率有時(shí)是 PCB 布局設(shè)計(jì)以及組件選擇的函數(shù)。

3、 選擇電阻技術(shù)

不同的應(yīng)用需要不同的電阻技術(shù)。 許多電流檢測(cè)電阻屬于體金屬技術(shù)類(lèi)別。 這意味著該元件是電阻金屬合金的自支撐件。

4、優(yōu)化 PCB 設(shè)計(jì)

電流檢測(cè)電阻周?chē)?PCB 走線(xiàn)設(shè)計(jì)通常比普通電阻對(duì)性能更為關(guān)鍵。

5、管理熱量

無(wú)論你的設(shè)計(jì)是否需要電阻具有很高的額定值，還是需要比較小的溫升，都必須了解熱量將如何被移除以及熱量將流向何處。

6、允許電流浪涌

通常，設(shè)計(jì)必須適應(yīng)高于需要精確測(cè)量的最大電流的中的高浪涌。

7、高溫降額

與任何電阻一樣，如果環(huán)境溫度高于額定溫度，則必須應(yīng)用功率降額。

8、了解熱電動(dòng)勢(shì)

當(dāng)使用具有高散熱和低感應(yīng)電壓的金屬元件分流時(shí)，可能需要考慮熱電電壓。

9、 減少歸納錯(cuò)誤

高電流路徑和低信號(hào)電壓的組合使電流檢測(cè)電阻電路特別容易受到感應(yīng)錯(cuò)誤的影響。

10.、組合多個(gè)電阻

有時(shí)被迫使用多個(gè)并聯(lián)的電流檢測(cè)電阻，以滿(mǎn)足高功率或浪涌額定值，或者實(shí)現(xiàn)低于可用最小值的歐姆值。

審核編輯：湯梓紅

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