用低阻值電阻進行高精度電流測量

如果在電流測量中需要高精度,那么在電流檢測電阻器中也需要高精度。

盡管在電子技術的許多方面取得了令人驚訝的進步,但據我所知,測量電流的主要方法仍基于電流檢測電阻器的使用。電阻器與待測電流串聯,結果電壓降與電流成正比,您測量電壓,除以電阻,就可以了。從概念上講這是一種簡單的技術,但是細節可能很麻煩。

“觀察者效應”告訴我們,任何測量都會改變被測物的狀態。更改可能微不足道甚至無法檢測,但始終存在。因此我們知道,測量電路中任何數量的任何方法都會對電路的狀態產生一定的影響。盡管如此,電的性質使得我們通??梢栽诓伙@著改變電路其余部分的情況下測量電壓。電位差的這種“便于測量”的性質使當前的測量看起來更加糟糕。

權衡

事實是,使用電流檢測電阻器是一種侵入性技術。您故意在以前只有導體的地方增加電阻。當然,您可以使電阻很小,但這是一個遞減的情況:是的,較低的電阻會更好(在某種程度上),因為您浪費的功率更少,并且電阻器更類似于導線或PCB的效果跟蹤。但是這里的重點是產生一個可以測量并轉換為電流的電壓。該電壓將被饋送到放大器,并且放大器具有固定的誤差,即誤差不取決于輸入信號的幅度。因此,較小的感測電阻(超低阻值貼片電阻)意味著較低的電壓,這意味著較低的信噪比,這意味著電流測量的精度較低。用低阻值電阻進行高精度電流測量

不要忘記考慮那些不費吹灰之力的解決方案,例如德州儀器(TI)的INA250。它已經有一個檢測電阻,可能比我能設計的任何東西都要好。

因此,一切都取決于您的要求和限制。您可以將一個非常低值的電阻器(例如1mΩ或更?。┡c一個高精度放大器結合在一起,終獲得出色的電流測量結果,并且對原始電路的影響*小。但是,您可能會發現電流檢測電路的成本要高于其余設備,或者您可能會破壞PCB布局,從而將精度從“出色”降低到“高于平均水平”。

KOA Speer的貢獻

我的直覺告訴我,對于大多數應用來說1mΩ(合金電阻)有點極端,這反映在KOA Speer的UR73V2A系列電流檢測電阻器的電阻范圍內,該電阻器的可用范圍為10mΩ至100mΩ。額定功率為0.5 W,封裝為0805。

我們通常不必擔心極低值電阻器的功耗,但是如果您要測量的是大電流,請記住要降額使用。

我認為我們都意識到,當您選擇電流檢測電阻器時,精度很重要。如果計算中的電阻與實際電阻不同,則表示錯誤。但是要記住的另一件事是溫度系數。

就像電路中的所有其他元件一樣,電阻也會受溫度影響。這意味著,如果您的計算使用單個值作為電流檢測電阻,那么除非您的設備僅設計為僅在溫度室內運行,否則它總是至少有一點點錯誤。減少這種錯誤的簡單方法是選擇一個具有低溫度系數的電阻。UR73V2A系列的溫度系數低至±75 ppm /°C。每百萬分之一的東西可能會分散注意力,所以讓我們舉個例子。

您的設備正坐在烤箱旁邊,烤箱正在積極烘烤一些法式面包,工作溫度終會升高20°C。這對應于75 ppm /°C×20°C = 1500 ppm,并且(1500 ppm)/ 10 6 = 0.15%。較高的電阻會產生較高的電壓降,但是您的代碼仍使用原始電阻,因此您的計算將產生比實際電流高0.15%的電流。我不知道您的要求是什么,但是我想大多數應用程序都可以應對這種錯誤。

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