測量流過電路的電流可以使用各種技術(shù)來完成。最簡單和最常見的方法之一是使用專用的檢測電阻。
檢測電阻可以通過兩種方式使用。
在圖1中，左側(cè)是分流配置，其中大部分電流流過檢測電阻，已知比率流過電流表?？梢杂?jì)算總電路電流，因?yàn)樵摫嚷适且阎娏鞅黼娮枧c已知分流電阻的函數(shù)。右邊的配置描述了一個串聯(lián)檢測拓?fù)?，其中所有電流流過一個相對低電阻的檢測電阻，一個高阻抗表測量其兩端的電壓。總電路電流很容易使用歐姆定律計(jì)算出來。
在這兩種檢測電阻拓?fù)渲?，?yīng)該清楚的是，電阻將以熱量的形式耗散一定量的功率。通過使檢測電阻盡可能小，可以最大限度地降低這種功率損耗，代價是測量電路中的噪聲更高。測量精度和功耗之間的這種平衡必須仔細(xì)平衡，以實(shí)現(xiàn)令人滿意的設(shè)計(jì)性能。
圖2. 用于電機(jī)驅(qū)動和電池監(jiān)控應(yīng)用的分流電阻器
檢測電阻也必須根據(jù)高溫下的二階效應(yīng)仔細(xì)選擇。器件本身的電阻隨溫度升高而增加，如果電阻不能充分冷卻，則必須在測量中考慮這種非理想性。同樣，隨著檢測電阻升溫，在達(dá)到特定溫度后，其可以安全耗散的總功率必須降額。仔細(xì)選擇電阻器結(jié)構(gòu)、封裝尺寸和PCB布局可以減輕這種影響。
檢測電阻器應(yīng)用
檢測電阻器用于各種應(yīng)用，從低電流可穿戴設(shè)備到大功率電動汽車。但是，無論應(yīng)用如何，都適用相同的一般原則。電阻的尺寸必須能夠提供適當(dāng)?shù)姆群蜋z測范圍，并且必須徹底解決導(dǎo)致功耗的熱考慮因素。下圖顯示了兩種常見應(yīng)用，一種用于相對高電流的多相電機(jī)驅(qū)動器，另一種用于低電流電池監(jiān)視器。
在左側(cè)的電機(jī)驅(qū)動電路中，檢測電阻用于監(jiān)控低側(cè)晶體管通過電機(jī)繞組各相吸收的電流。差分放大器用于測量檢測電壓，并將其饋入控制器IC中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）?？刂破鱅C使用此電壓反饋來計(jì)算電機(jī)電流的大小和相位，進(jìn)而控制晶體管驅(qū)動器的時序。
在右側(cè)的電池監(jiān)控電路中，流入和流出鋰電池組的電流通過專用電池管理IC上的ADC進(jìn)行測量。這通常用于控制電池的充電，必須按照非常特定的電流曲線進(jìn)行。此外，該電阻器可用于測量離開電池的總電荷，以向上游用戶界面提供電量計(jì)讀數(shù)。
大功率檢測電阻的類型
檢測電阻以兩種不同的方式制造。第一種是基于如下所示的傳統(tǒng)厚膜電阻結(jié)構(gòu)，其中電阻漿是絲網(wǎng)印刷在陶瓷基板上。燒制后，將電阻區(qū)域激光調(diào)整到特定值，然后涂覆和接觸，以實(shí)現(xiàn)最終的表面貼裝器件，如圖3所示。
第二種方法利用金屬合金作為電阻結(jié)構(gòu)，直接焊接到接觸電極上。合金公式對于確定電阻及其熱特性至關(guān)重要。這提供了出色的功率和熱性能，但建造成本可能更高。示例如圖 4 所示。
圖4.金屬板電阻結(jié)構(gòu)
除基本結(jié)構(gòu)外，檢測電阻器還提供多種封裝，適用于不同的應(yīng)用。如下圖所示，傳統(tǒng)的頂部安裝封裝提供了成本最低的選擇，但也表現(xiàn)出最低的額定功率。后部安裝封裝在電阻元件和底層 PCB 之間產(chǎn)生直接熱接觸，以提高熱性能。最后，寬終端設(shè)備使用反向縱橫比來最大化終端的表面積。由于端子提供了極好的傳熱路徑，因此這些器件提供所有檢測電阻器中最高的額定功率。
羅姆的大功率產(chǎn)品陣容
在考慮額定功率和電阻的性能變量時，ROHM 提供了多種設(shè)備選擇，幾乎可以滿足任何應(yīng)用需求。下圖顯示了各種系列的 ROHM 分流電阻器及其性能范圍。
對于金屬合金分流電阻器，ROHM 的產(chǎn)品陣容可分為 PS、GM 和 PM 系列。PS專注于0.1至2毫歐范圍內(nèi)的高電流、超低歐姆電阻器。GMR 適用于更大的電阻范圍，從大約 3 到 200 毫歐，并提供出色的溫度特性。PM 系列跨越最大的電阻范圍，是低功耗應(yīng)用的通用設(shè)計(jì)。
對于厚膜分流電阻器，ROHM 提供 LTR100L、LTR/LHR 和 UCR 系列器件。LTR 電阻器是 1 至 4 W 的低功耗器件，具有出色的溫度特性。LTR/LHR系列進(jìn)一步增強(qiáng)了溫度特性，同時仍針對低功耗應(yīng)用空間。UCR 器件是 2W 以下設(shè)計(jì)的通用器件。
ROHM 開發(fā)并部署了許多新穎的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)技術(shù)，以創(chuàng)造性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于競爭對手的設(shè)備。一個例子是GMR系列電阻器的熱性能，它采用專有的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的合金，具有出色的溫度系數(shù)。與同等競爭產(chǎn)品相比，ROHM 器件在 3W 功耗下表面溫度降低了 57%。這直接轉(zhuǎn)化為節(jié)省空間和降低成本，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)階段可以應(yīng)用較低的溫度降額。
同樣，ROHM 開發(fā)了特殊的封裝技術(shù)，例如寬端子和面朝下組裝。如下圖所示，寬端子器件為接觸散熱到周圍走線創(chuàng)造了改進(jìn)的熱路徑。這允許更高的額定功率和改進(jìn)的溫度降額曲線。
檢測電阻器的關(guān)鍵要點(diǎn)
檢測電阻是用于監(jiān)控許多電子設(shè)備中的電流的常見電路元件。ROHM 開發(fā)了材料、結(jié)構(gòu)和封裝技術(shù)，為從低功耗通用設(shè)計(jì)到高電流高精度配置的任何應(yīng)用創(chuàng)建檢測電阻器系列?？紤]到總功率、總電阻和溫度系數(shù)，可以在厚膜和金屬拓?fù)渲g進(jìn)行選擇。在每個系列中，可以優(yōu)化縱橫比和封裝結(jié)構(gòu)，以最大限度地降低總成本和電路板面積，同時最大限度地提高性能。
審核編輯：陳陳