福建31选7出球顺序:不要忽視電流感應電阻的TCR(電阻溫度系數)參數

發布時間:2018年09月10日 10:09    發布者:eechina
關鍵詞: 電流感應電阻 , TCR , 電阻溫度系數
作者:Bill Schweber

作為一個電流感應電阻并不是那么簡單,通過測量已知電阻的電壓來確定電流(I = V/R,歐姆定律,見圖1)這一基本的功能是非常重要的,怎樣才能變得更簡單呢?

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圖1:電流電感電阻原理圖

原則上借助電阻(“R”)和相應的壓降(“V”,從B到C)來測量電流(I,從A到D)是非常簡單的,但是有一些細小的問題要承認,當電流很高而且電阻阻值為100 mΩ或者更低時我們要采用四線高阻抗開爾文感應檢測法則。

因此事情并不像看上去那么簡單,首先是電阻阻值的問題,一方面較大的阻值會增加電阻壓降,為了提高信噪比和分辨率精度,測量標尺也要變得更大。然而壓降越大功耗就越大,可能會影響整個回路的穩定性,因為在電源和負載之間存在過多的空閑電阻,導致電阻發熱量增加,因此阻值越低則效果越好。實際情況中很多設計人員會將電阻的最大壓降100mV作為折中點,不管選擇的電阻值是多少,發熱都是必然存在的問題,尤其是存在多個放大器電路,盡管它們的電阻值很小,通常只有幾毫歐姆,這是不可避免的,電流流動過程中就會產生不同程度的發熱。

這是一個不容忽視的事實,第一個問題是發熱會降低電阻的可靠性,頻繁的開關帶來的影響是最壞的。這是合理且長期存在的問題。第二個問題也是最直接的問題,發熱會改變感應電阻本身的阻值,從而造成電流數值的不準確。

我們需要做些什么?除非你的電流值在毫安或微安范圍內,這時發熱帶來的影響是很小的,可以接受,但是對于其他情況一個負責的設計師必須采用供應商提供的TCR(電阻溫度系數)數據。需要注意的是這可能是一個迭代的過程,考慮到電阻的變化可能會影響電流(取決于驅動部分),這反過來會影響電阻的發熱、影響電阻值等等!

TCR是一個不容忽視的微小參數,它的單位是ppm/℃(每℃溫度變化所引起的阻值改變了百萬分之幾)。1%的普通電阻的TCR系數在幾千ppm /°C范圍內,整體阻值的變化與電阻的材料、實際功率以及物理尺寸有關系,幸運的是供應商提供的專用精密的金屬箔電阻的TCR系數非常的低。

他們能夠實現這一點是因為采用了銅、錳和其他元素組成的合金材料,從而保證了很低的TCR系數。舉個例子,柏恩斯CRL2010-FW-R050ELF是一款50mΩ、1%參數的器件,其TCR系數大約是±200ppm/°C,然而TCR系數較低的器件也是可用的,對于需要非常精確測量的儀器應用,TCR系數最低的電阻也具有完整的電阻/溫度特征曲線,這些曲線呈拋物線形狀,取決于合金混合物材料,對應一個非常復雜的計算公式。舉個例子,將銅添加到合金混合物材料中,盡管它具有很高的TCR系數(大約4000ppm/°C),然而這樣做是為了改善整體的散熱效果,減少器件自身的發熱量,在進行高精度分析時必須考慮電阻的TCR系數。

當然一些應用可能不需要很高的精度,采用粗略的精度也是可以滿足需求的,對于些應用采用標準的電阻就可以了,但是其他很多情況確實需要合理的一致性和精確性,電阻的發熱和TCR系數會很容易讓當前的電流值變得極其的不正常。

因此較低TCR系數的器件應該嚴格確定物料清單(BOM),如果想采用低成本TCR系數較高的器件應該要經過設計團隊的分析和許可后才可以。如果在系統中使用了一系列錯誤的電流值——比如電動汽車(EV)、混合電動汽車(HEV)(集成了大容量的電池組)、光伏陣列(PV)和電動發動機——可能會產生一系列無法解釋的異常錯誤,造成的后果是性能和效率都不合格,甚至有潛在的危險發生。

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jlddzeec 發表于 2018-11-5 21:48:18
好文章。
bijinyi 發表于 2019-2-12 16:23:25
學習了
寶利捷 發表于 2019-7-15 09:02:49
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