分流電阻器的定義及特性 分流電阻器的電流共享能力簡析

什么是分流電阻器

分流電阻器（Shunt resistor）是一種低阻值電阻器，用來產(chǎn)生低阻通路，廣泛用于大電流檢測應用，如過流保護、4-20mA系統(tǒng)、電池充電、高亮度LED控制、H橋馬達控制、或者一些原理上必須的電流檢測應用。

分流電阻器的主要目的是 測量電流 ，分流器在電流測量電路中的位置如下圖所示：

圖示：分流電阻器位置

A通常將分流器放置在接地側(cè)以消除共模電壓。但是存在其他缺點。在B這種配置中，共模電壓對于電流表來說可能太高了。

分流電阻的特性

分流電阻屬于高精密、低阻值電阻器，其技術(shù)要求一般為毫歐級，必須能夠測量幾百安培（A）的大電流。

影響分流電阻阻值的因素有多種，包括可逆性的和不可逆的。其中，長期穩(wěn)定性是非可逆的，這會產(chǎn)生機械、電氣、熱負荷?？赡嫘砸蛩匕ǎ?/p>

（1）電阻溫度系數(shù)（TCR）：單位為ppm/oC，表征電阻值參考室溫變化引起的阻值變化。

（2）電阻功率系數(shù)（PCR）：單位為ppm/W，表示驅(qū)動電阻器所必須消耗的功率。

分流電阻器的作用

（1）保護電路免受過壓

使用Crowbar電路，當電壓過高時會短路，這是保護電路免受高電壓影響的一種方法，使電路的電流與其平行流動。結(jié)果就是電路的電壓突然下降，斷路器或保險絲由于流過分流器的大電流而跳閘。

（2）繞過有缺陷的設備

在串聯(lián)電路中，如果一個元件發(fā)生故障，整個電路就會被破壞。圣誕燈是分流器的一個很好的例子，可以用來解決這個問題。由于故障而產(chǎn)生的較大電壓會使分流器短路，導致電流流過有缺陷的部件。

（3）解決噪音問題

當電路中存在高頻噪聲問題時，可以使用帶電容器的分流器。在不需要的信號到達電路元件之前，電容器會將噪聲發(fā)送到地面。

分流電阻器的應用

在電力電子綜合系統(tǒng)中，集成了分流電阻器技術(shù)，為各行各業(yè)提供了提升效率、增強可靠性和簡化設計與組裝的巨大優(yōu)勢。隨著各行業(yè)迅速實現(xiàn)電氣化，對集成系統(tǒng)和模塊的需求愈發(fā)增長。先進的寬帶隙半導體設備如硅碳和氮化鎵晶體管的出現(xiàn)，進一步推動了集成解決方案的需求，以實現(xiàn)最佳性能和成本效益。

分流電阻器的優(yōu)勢在于它相較于其他測量技術(shù)而言的成本效果顯著。分流電阻器提供了一種經(jīng)濟高效的測量方案，而不會影響模型或電路的精度。當與電力模塊集成時，可獲得一個較為簡化且緊湊的傳感結(jié)果。在實際應用中，通常需要額外的電路精確讀取和解釋從分流電阻器獲取的信息。這常涉及實現(xiàn)放大和條件電路，以放大穿過分流的微小電壓降并將其轉(zhuǎn)換成可測量的信號。

分流電阻器的電流共享能力

在實驗中使用的分流電阻器的電阻值保證容差為1%，其溫度系數(shù)相對于20°C小于50ppm/K，這導致在120°C時最大偏差可達到0.5%。在最壞的情況下，假設所有并聯(lián)的分流電阻器同時出現(xiàn)最大偏差。分流電阻器由連接到銅端子的電阻合金組成。這種合金與銅的塞貝克系數(shù)為1μV/K?？紤]到電阻合金之間的20K溫差，預計會產(chǎn)生20μV的電壓誤差?？紤]到名義電流對應于分流上的128.6mV，這種電壓誤差占名義電流的0.016%。因此，熱電效應的影響是微小的。

模擬結(jié)果展示了電阻器之間不均勻的電流共享效應。模擬表明，由于IGBTs、分流電阻器和鍵合線的布置，導致在直流電壓電位分布上，分流電阻器1號與7號之間存在電壓降差異。