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电流检测电阻多种形状和尺寸选择方式

作者:Marcus O’Sullivan

简介

电流检测电阻有多种形状和尺寸可供选择,用于测量诸多汽车、功率控制和工业系统中的电流。使用极低值电阻(几 m?或以下)时,焊料的电阻将在检测元件电阻中占据很大比例,结果大幅增加测量误差。高精度应用通常使用 4 引脚电阻和开尔文检测技术以减少这种误差,但是这些专用电阻却可能十分昂贵。另外,在测量大电流时,电阻焊盘的尺寸和设计在确定检测精度方面起着关键作用。本文将描述一种替代方案,该方案采用一种标准的?#32479;?#26412;双焊盘检测电阻(4 焊盘布局)以实现高精度开尔文检测。图 1 所示为用于确定五种不同布局所致误差的测试板。

图 1. 检测电阻布局测试 PCB 板。

电流检测电阻

采用 2512 封装的常用电流检测电阻的电阻值最低可达 0.5m?,其最大功耗可能达 3 W。为了展现最差条件下的误差,这些试验采用一个 0.5 m?、3 W电阻,其容差为 1%(型号:ULRG3-2512-0M50-FLFSLT;制造商:Welwyn/TTelectronics)。

其尺寸和标准 4 线封装如图 2 所示。

图 2. (a) ULRG3-2512-0M50-FLFSLT 电阻的外形尺寸;(b) 标准 4 焊盘封装。

传统封装

对于开尔文检测,必须将标准双线封装焊盘进行拆分,以便为系统电流和检测电流提供独立的路径。图 3 显示了此类布局的一个例子。系统电流用红色箭头表示的路径。如果使用一种简单的双焊盘布局,则总电阻为:

为了避免增加电阻,需要把电压检测走线正确的布局到检测电阻焊盘处。系统电流将在上部焊点导致显著的压降,但检测电流则会在下部焊点导致可以忽略不计的压降。可见,这种焊盘分离方案可以消除测量中的焊点电阻,从而提高系统的总体精度。

图 3. 开尔文检测。

优化开尔文封装

图 3 所示布局?#23884;?#26631;准双焊盘方案的一种显著的改进,但是,在使用极低值电阻(0.5 m? 或以下)时,焊盘上检测点的物理位置以及流经电阻的电流对称性的影响将变得更加显著。例如,ULRG3-2512-0M50-FLFSL 是一款固态金属合金电阻,因此,电阻沿着焊盘每延伸一毫米,结果都会影响?#34892;?#30005;阻。使用校准电流,通过比较五种定制封装下的压降,可以确定最佳检测布局。

测试PCB板

图 4 展示在测试 PCB 板上构建的五种布局模式,分别标记为 A到 E。我们尽可能把走线布局到沿着检测焊盘延伸的不同位置的测试点,表示为图中的彩点。各个电阻封装为:

A. 基于 2512 建议封装的标准 4 线电阻(见图 2(b))。检测点对(X 和 Y)位于焊盘外缘和内缘(x 轴)。B. 类似于 A,但焊盘向内延伸较长,以便更好地覆盖焊盘区(见图 2(a))。检测点位于焊盘中心和末端。C. 利用焊盘两侧以提供更对称的系统电流通路。同时把检测点移动到更中心的位置。检测点位于焊盘中心和末端。D. 与 C 类似,只是系统电流焊盘在最靠里的点接合。只使用了外部检测点。E. A 和 B 的混合体。系统电流流过较宽的焊盘,检测电流流过较小的焊盘。检测点位于焊盘的外缘和内缘。

图 4. 测试 PCB 板的布局。

在模板上涂抹焊料,并在回流炉中使用回流焊接。使用的是ULRG3-2512-0M50-FLFSLT 电阻。

测试步骤

测试设计如图 5 所示。使 20 A 的校准电流通过各个电阻,同时使电阻保持在 25°C。在加载电流后 1 秒内,测量产生的差分电压,以防止电阻温度升高 1°C 以上。同时监控各个电阻的温度,以确保测试结果均在 25°C 下测得。电流为 20 A 时,通过 0.5 m? 电阻的理想压降为 10 mV。

图 5. 测试设置。

测试结果

表 1 列出了采用图 4 所示检测焊盘位置测得的数据。

表 1. 测得电压和误差

*无开尔文检测。对通过高电流主焊盘的电压进行测量,以展示与焊料电阻相关的误差。

观察结果

1. 由于结果的可比较性以?#26696;?#30005;阻偏差都在容限范围之内,所以得出封装 C 和 D 的误差最少。封装 C 为首选封装,因为它不大可能导致与元件放置容限相关的问题。2. 在每一种情况下,电阻外端的检测点提供的结果最准确。这表明,这些电阻是制造商根据电阻的总长度设计的。3. 请注意,在未使用开尔文检测时,焊料电阻相关误差是 22%。这相当于约 0.144 m? 的焊料电阻。4. 封装 E 展示了不对称焊盘布局的效应。回流期间,元件通过大量焊料才能焊盘。应避免这种封装。

结论

根据前面所示结果,最佳封装是 C,其预期测量误差小于 1%。该封装的建议尺寸如图 6 所示。

图 6. 最佳封装尺寸。

Analog Dialogue 46-06 Back Burner, June (2012) 3检测走线的布局也会影响测量精度。为了实现最高精度,应在电阻边缘测量检测电压。图 7 所示建议布局采用通孔,把焊盘外边缘布局到另一层,从而避免切割主电源层。

图 7. 建议 PCB 走线路由。

本文中的数据可能并不适用于所有电阻,而?#21307;?#26524;可能因情况而异,具体取决于电阻的材质和尺寸。应该咨询电阻制造商。用户有责任确保封装的布局尺寸和结构均符合各项 SMT制造要求。对于因使用本封装而可能导致的任何问题,ADI概不负责。

原文标题?#28938;?#36827;低值分流电阻的焊盘布局,优化高电流检测精度

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请?#22363;?#30005;指示电路的电阻如何取值?

请教一下, USB=5V供电给充电电池充电, 需要使指示灯在电池充到4.1V时灭灯, 以下电路是否可以, 可以的话其中的R1和R2电阻分...
发表于 01-29 10:21 ? 708次 阅读
请?#22363;?#30005;指示电路的电阻如何取值?

如何通过精确匹配的电阻网络提高差分放大器的共模?#31181;?#27604;

在各种应用领域,采用模拟技术时都需要使用差分放大器电路。例如测量技术,根据其应用的不同,可能需要极高....
的头像 亚德诺半导体 发表于 01-28 10:48 ? 421次 阅读
如何通过精确匹配的电阻网络提高差分放大器的共模?#31181;?#27604;

电阻焊的工作原理和资料详细介绍

电阻焊是将被焊工件压紧于两电极之间,并通以电流,利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加工....
发表于 01-25 08:00 ? 92次 阅读
电阻焊的工作原理和资料详细介绍

如何估算纹波电压

对滤波效果而言,电容的ESL和ESR参数都很重要,电感会阻止电流的突变,电阻则限制了电流的变化率,这....
的头像 电磁兼容EMC 发表于 01-22 09:50 ? 371次 阅读
如何估算纹波电压

色环电阻如何读数

对于一个电阻,我们最直观的认识是这个电阻是多大的,也就是他的阻值是多少。那电阻的阻值该怎么读呢?下面....
的头像 发烧友学院 发表于 01-21 11:43 ? 854次 阅读
色环电阻如何读数

色环电阻计算

色环电阻计算:带有四个色环的其中第一、二环分别代表阻值的前两位数;第三环代表倍率;第四环代表误差。快....
的头像 发烧友学院 发表于 01-21 11:38 ? 611次 阅读
色环电阻计算

热敏电阻的分类

热敏电阻根据其制作的材料及形状、灵敏度、受热方式、温度变化特性的不同而具有多种类型。
的头像 发烧友学院 发表于 01-19 14:41 ? 524次 阅读
热敏电阻的分类

热敏电阻有什么作用

热敏电阻器是指阻值随温度的改变而发生显著变化的敏感元件,它可以将热(温度)直接转换为电量。在工作温度....
的头像 发烧友学院 发表于 01-19 14:41 ? 605次 阅读
热敏电阻有什么作用

保险丝是由什么制成的

保险丝必需是易熔化的金属丝,才能在电流大时及时熔断,起到保护作用,所以通常用铅锑合金丝。 保险丝材料....
的头像 发烧友学院 发表于 01-18 14:50 ? 394次 阅读
保险丝是由什么制成的

运算放大器主要的参数解析

CMRAC用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同交流信号的?#31181;?#33021;力,是差模开环增益除以共模开环增....
的头像 张飞实战电子 发表于 01-17 17:17 ? 606次 阅读
运算放大器主要的参数解析

零欧电阻在电路设计中有很多巧妙的用处

在PCB布局布线阶段,有时候会碰到布线总是走不通的情况,尤其是在电路板面积小,连线多,层数少的时候。....
的头像 电子发烧友网 发表于 01-15 10:51 ? 1316次 阅读
零欧电阻在电路设计中有很多巧妙的用处

单相桥式不控整流电路(电阻负载)的运行仿真视频资料免费下载

本文档的主要内容详细介绍的是单相桥式不控整流电路(电阻负载)的运行仿真视频资料免费下载。
发表于 01-11 15:49 ? 124次 阅读
单相桥式不控整流电路(电阻负载)的运行仿真视频资料免费下载

步进电机转矩的选择

步进电机的相数选择,这项内容,很多客户几乎没有什么重视,大多是随便购买。其实,不同相数的电机,工作效....
的头像 电子发烧友网工程师 发表于 01-11 10:35 ? 579次 阅读
步进电机转矩的选择

如何进行电流检测放大器使用,以达到电压提升到可用水平?

通常两端小电压通常从数十或数百毫伏增加到零点几伏,通过在电流检测放大器分流作用下,能否得到很大提升,....
的头像 Duke 发表于 01-10 17:24 ? 3次 阅读
如何进行电流检测放大器使用,以达到电压提升到可用水平?

教你做个泡沫板切割器

泡沫切割机制作组合连接:电阻丝一端固定在案子上,另一端拴在弹簧上,弹簧?#23454;?#25289;开固定于案子上。电阻丝两....
的头像 发烧友学院 发表于 01-09 16:56 ? 688次 阅读
教你做个泡沫板切割器

安森美半导体提供高精度的电流检测方案

安森美半导体提供动力总成系统所需的电流检测放大器(CSA)方案,不仅能提供比通用放大器更高的精度性能....
的头像 安森美半导体 发表于 01-09 11:52 ? 577次 阅读
安森美半导体提供高精度的电流检测方案

如何进行电阻的识别和常用电子元器件的识别与检测课件免费下载

元器件的识别与检测是家电维修的一项基本功,如何准确?#34892;?#22320;检测元器件的相关参数,判?#26174;?#22120;件的是否正常,....
发表于 01-02 08:00 ? 287次 阅读
如何进行电阻的识别和常用电子元器件的识别与检测课件免费下载

常见90种电子元器件封装实物图

常见90种电子元器件封装实物图
的头像 皇华电子元器件IC供应商 发表于 01-01 14:31 ? 799次 阅读
常见90种电子元器件封装实物图

电阻越大功率越大吗?

电阻是电阻器的简称。提?#25910;?#25152;说的电阻大,可以理解为电阻的电阻值大和电阻的体积大两种。电阻阻值与功率没....
发表于 12-31 15:02 ? 933次 阅读
电阻越大功率越大吗?

一文解析限流电阻和分压电阻的不同

任何电阻在任何位置,只要有电流的存在,?#21152;?#38480;流和分压作用。我们主要?#27492;?#25152;在的位置,担任的主要职能,给....
发表于 12-31 14:58 ? 328次 阅读
一文解析限流电阻和分压电阻的不同

物理老师教你识别色环电阻的阻值

色环电阻的色彩标识有两种方式,一种是采用4色环的标注方式,另一种采用5色环的标注方式。在某些不?#20204;?#20998;....
发表于 12-31 14:03 ? 215次 阅读
物理老师教你识别色环电阻的阻值

电阻在高速电路设计到?#23376;心?#22235;点主要应用

在一块PCBA中,我们所看到的器件最多的一定是电阻。如果说芯片是电路的大脑,那么电阻便是连接各肢体的....
的头像 MCU开发加油站 发表于 12-31 12:38 ? 549次 阅读
电阻在高速电路设计到?#23376;心?#22235;点主要应用

交流电?#20998;?#30340;功率和功率因数

其中θ是电压波形(跨负载)和电流波形(通过负载)之间的相位差。?#22791;?#36733;电流滞后于负载电压(电感性)时,....
的头像 电机控制设计加油站 发表于 12-27 15:52 ? 932次 阅读
交流电?#20998;?#30340;功率和功率因数

肉眼看不见的PCB失效问题!一些常见失效切片分析

不管是TCT或是TST试验,其试验时间都是很长的,而IST时间明显小于TCT和TST,常见的温度循环....
的头像 电子发烧友网工程师 发表于 12-27 13:40 ? 937次 阅读
肉眼看不见的PCB失效问题!一些常见失效切片分析

年度?#24067;?#24037;程师使用率最高的十大元器件

二极管是电子元件中,一种具有两个电极的装置,只?#24066;?#30005;流由单一方向流过,许多的使用是应用其整流的功能。....
的头像 电子发烧友网 发表于 12-27 11:18 ? 1438次 阅读
年度?#24067;?#24037;程师使用率最高的十大元器件

基于新型放大器实现高性能的电流检测设计浅析

绝大多数的模拟芯片(比较器、运算放大器、仪表放大器、基准源和滤波器等)都是用来处理电压信号的。当用来....
发表于 12-26 15:33 ? 809次 阅读
基于新型放大器实现高性能的电流检测设计浅析

画原理图时遇到的十大分歧

?#31243;歟?#26576;实验室,8位工程师在?#33268;邸对?#29702;图设计规范》。一秒之前还很和?#24120;?#19979;一秒?#33268;?#21407;理图怎么画的时候,....
的头像 EDA365 发表于 12-24 10:17 ? 879次 阅读
画原理图时遇到的十大分歧

上下拉电阻的详细资料?#27493;?/a>

上拉(Pull Up )或下拉(Pull Down)电阻(两者统称为“拉电阻?#20445;?#26368;基本的作用是:将状....
发表于 12-24 08:00 ? 276次 阅读
上下拉电阻的详细资料?#27493;? />    </a>
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用于LTC2377-20的DC精密驱动器可实现2ppm线性度

引?#36816;?#30528;模数转换器 (ADC) 的分辨率和采样率?#20013;?#19978;升,其模拟输入的驱动电路(而不是模数转换器本身....
的头像 电机控制设计加油站 发表于 12-22 09:34 ? 1078次 阅读
用于LTC2377-20的DC精密驱动器可实现2ppm线性度

消磁电阻坏怎样修

本视频主要详细介绍了消磁电阻坏了怎么修,分别有消磁电阻烧碎、消磁电阻接触不良以及阻值增大或短路的解决....
的头像 陈翠 发表于 12-16 10:17 ? 813次 阅读
消磁电阻坏怎样修

消磁电阻的作用

消磁电阻在消磁电?#20998;?#36215;到限流电阻的作用。用万用表检测消磁电阻一般都是测其阻值。两端式消磁电阻常温阻值....
的头像 发烧友学院 发表于 12-16 10:13 ? 718次 阅读
消磁电阻的作用

多种被称为“铜氧化物”的材料中存在着一种普遍量子现象

超导态和奇异金属相似乎在相互竞争,而临界温度则是两者之间的临界点。要提高超导临界温度,物理学家需要同....
的头像 IEEE电气电子工程师学会 发表于 12-14 10:47 ? 750次 阅读
多种被称为“铜氧化物”的材料中存在着一种普遍量子现象

常见电子元器件的分类和计算方法及元器件的识别

常见电子元件的分类: 1、构成电子线路的基本元件: 1)电阻:电子学符号R 按电阻的封装形式:....
发表于 12-07 08:00 ? 421次 阅读
常见电子元器件的分类和计算方法及元器件的识别

告诉你0Ω电阻的巧用

调试时候的?#26114;?#32423;隔离 - 如果你的设计是新的,对板子上很多部分的功能以及能够实现的性能还不确定,拿回....
的头像 电子发烧友网工程师 发表于 12-06 12:07 ? 1068次 阅读
告诉你0Ω电阻的巧用

详细探讨一下不同类型电阻和电容之间的区别

可选择的数量足以让你的?#28304;?#29190;炸(图1)!各种各样电阻和电容类型?#21152;?#20854;存在的原因。不同的工艺技术会有不....
的头像 ?#21507;?#30005;子设计圈 发表于 12-06 11:29 ? 1107次 阅读
详细探讨一下不同类型电阻和电容之间的区别

高精密电阻丝印代码和阻值表的详细资料免费下载

本文档的主要内容详细介绍的是高精密电阻丝印代码和阻值表的详细资料免费下载。
发表于 12-04 08:00 ? 125次 阅读
高精密电阻丝印代码和阻值表的详细资料免费下载

请保护好那些电子元器件

有生就有死,电子元件也有寿命。电子元件的寿命除了与它本身的结构、性?#35270;?#20851;,也和它的使用环境和在电?#20998;?...
的头像 工控维修那些事儿 发表于 12-02 10:07 ? 898次 阅读
请保护好那些电子元器件

PCB布局?#24515;?#20123;低级错误?

PCB设计中提高电磁兼容性能的电路措施?#24515;?#20123;? 答:(1) 可用在PCB走线上串接一个电阻的办....
的头像 电子发烧友网工程师 发表于 12-01 10:04 ? 976次 阅读
PCB布局?#24515;?#20123;低级错误?

排查CAN总线基础通信问题中的电阻部分

连接终端电阻时需要注意,一定要在总线上最远的两个节点上在CANH和CANL之间各并联一个120欧姆电....
的头像 广成CAN总线 发表于 11-30 14:14 ? 1158次 阅读
排查CAN总线基础通信问题中的电阻部分

电容常用单位换算方法表的详细资料免费下载

本文档的主要内容详细介绍的是电容常用单位换算方法表的详细资料免费下载。
发表于 11-27 08:00 ? 198次 阅读
电容常用单位换算方法表的详细资料免费下载

微流控电阻抗技术检测蜜蜂孢子

内生孢子又称芽孢,主要来?#20174;?#23492;生在昆虫的消化道上皮细胞中的微孢子虫,典型的有蜜蜂肠道微孢子虫和家蚕微....
的头像 微流控 发表于 11-22 15:58 ? 661次 阅读
微流控电阻抗技术检测蜜蜂孢子

浅谈电位器接线/安装问题

电位器使用广泛,是电路设计当中经常会使用到的电子元器件,具有可调性,被视为可变电阻器当中的一种。一般....
发表于 11-22 14:25 ? 637次 阅读
浅谈电位器接线/安装问题

贴片电阻损坏原因分析

贴片电阻与电源变压器距离太近,两端的线路阻抗很小,变频器没有装置直流电抗器和输出侧交流电抗器,使整流....
的头像 电子发烧友网 发表于 11-22 10:18 ? 1360次 阅读
贴片电阻损坏原因分析

整流盒技术说明书详细资料免费下载

HZ-Ⅱ型交、直流转辙机专用整流盒是ZDJ9、ZD6交流(液压)、直流转辙机的配套产品,在转辙机表示....
发表于 11-21 08:00 ? 193次 阅读
整流盒技术说明书详细资料免费下载

电子工程师必备的元器件整理大法

作为一个电子狗,你的工作台是怎样的呢??#25250;?#22334;场还是整整有条的呢?大部分都是前者吧,但其实作为一个处女....
的头像 电子发烧友网 发表于 11-20 08:44 ? 1063次 阅读
电子工程师必备的元器件整理大法

LM57-Q1 具有电阻可编程温度开关的汽车类温度传感器

LM57-Q1器件是一款具有模拟温度传感器输出的精密双路输出温度开关,适用于宽温?#30830;?#22260;的应用(例如汽?#23548;叮?。跳变温度(T TRIP )可从-40°C至160°CV TEMP 是AB类模拟电压输出,该电压输出与温度?#28903;?#27604;,负温度系数(NTC)可编程。两个外部1%电阻设置T TRIP 和V TEMP 斜率。数字和模拟输出具有保护功能,并且可监视系统过热事件。 内置的热滞后功能(T HYST )可防止数?#36136;?#20986;发生振荡.T OVER 和 T OVER 数?#36136;?#20986;将在芯片温度超过T TRIP 时置为?#34892;В?#22312;芯片温度低于T TRIP 与T HYST 的差值时置为无效。 T OVER 为高电?#25509;行В?#24182;且采用推挽结构。 T OVER 为低电平将T&sub> OVER 与TRIP-TEST相连,可以输出发生跳变后将其锁存。将TRIP-TEST驱动为高电平会将数?#36136;?#20986;置为?#34892;А?#22788;理器可检查T OVER 或 T OVER < /sub> 的状态,从而确认它们是否已切换至激活状态。这样一来,便可以在系统装配后现场验证比较器和输出电路的功能。当TRIP-TEST为高电平时,V TEMP 引脚为跳变基准电压。系统随后...
发表于 09-13 14:58 ? 20次 阅读
LM57-Q1 具有电阻可编程温度开关的汽车类温度传感器
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