【技术】解析合金采样电阻的功率值

时间： 2022-10-15 来源：业展电子官网

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不知道大家有没有注意到，对于同一尺寸的低阻值合金采样电阻的功率值，不同厂商的产品规格书标称功率可能不尽相同。以真空电子束焊型2512尺寸，0.3毫欧的产品为例，找来了顶流的德、日、美系品牌的产品规格书以及业展的ASR系列产品来一探究竟。

一个小小的2512尺寸的电阻，一一个投影面积只有0.2cm²（6.4mm3.2mm）的电阻，其能承受的功率已经突破10W大关，似乎还会持续增长。所幸电阻体还是遵循最基本的物理学规律，和基础的测试数据，可以去寻找这不断增长的数字背后的秘密。

影响功率值的条件

电阻的功率从物理热学的角度来看，即是电流通过电阻体，产生热能；在保证电阻满足电子电路正常工作的前提条件下，每秒可以产生的最大热能值，即是电阻的最大功率值（E=P*t）；常规的说法：电阻在规定的测试环境下，在能够满足电路的正常工作前提下，同时可以加载的最大功率值，这个最大功率值就是电阻的额定功率。所以这边引出了两个问题：测试环境如何影响电阻的功率值？满足电路正常工作的判定标准如何影响电阻的功率值？

业展归纳了三点对电阻功率值最主要的影响因数：

A温度条件的设定对功率值的影响

当条件温度升高时，电阻的最大功率值会变小；不同的温度条件对比，环境温度的设定比端子温度设定更加严苛。

B散热条件对功率值的影响

不同类型的电路板，散热效率不同，会直接影响到功率测试的结果；电路板上的铜箔大小、厚度会影响电阻的散热，也会直接影响功率测试结果；通过特定的散热条件，可以使合金电阻的功率测试数据大大提升。

C判定标准对功率测试的影响

电阻的阻值变化率是最主要的功率测试判定标准；关于阻值变化率的判定标准，请参考不同厂家规格书的性能测试表格，其中关于“load life/operation life/耐久性”的判定比例；业展一直坚持阻值变化率<±0.5%的判定值，同时引脚温度升高≤30℃的参考值，更加严格的管控功率的测试标准，满足客户的安全使用和性能稳定。

不幸的是，对于上述的A、B、C三个影响功率测试的方面，现有的行业标准，无论是IEC标准，还是AEC-Q200标准都未对其细节进行定义，这也给不少的厂家留下了操作空间。特别在某些市场领域占据主导地位的厂家，在制定产品规格书的时候，通过改善有利的测试条件，提升产品的标称值，从而刻意抬高了其他竞品的准入门槛。

ASR-M-3-0.3F的测试

理论归理论，回到ASR系列2512.0.3毫欧产品这里，还是需要试验效果来证明。

首先把产品焊接在常规的功率测试电路板上（铝基板，2盎司铜箔）。放置在恒温恒湿箱，环境温度升温到70℃；加载141.4A电流，也就是额定6W的功率，通过电压表记录产品的阻值变化率，同时通过热电偶记录电阻的端子温度变化。

依据试验1结果，可以判定该产品可以满足环境温度70℃时，额定功率6W。虽然只是短时间的功率测试，但亦有安排长期的功率加载测试，亦有相关的测试数据报告。挑战173.2A电流，9W的功率测试。为了挑战这项测试，在测试铝基板的两端加贴了绝缘胶带和两大块铜块；同时为了和6W测试的对比，保留了环境温度70℃的条件。

试验结果如曲线3和4

依据试验2，当潜在的测试条件不透明的情况下，且阻值变化率的判定条件放宽到≤+1.0%时，业展的ASR2512，0.3毫欧的产品同样是可以满足环境温度70℃功率9W的一款产品。阻值变化率的不稳定，经过分析，应当是铜块和测试电路板接触不够稳定造成；但尚在±1.0%的范围内。功率6W的时候，端子温升45℃左右；当功率提升到9W，即使有大铜块的散热作用，端子温升依然急剧攀升到125℃。

在合金电阻的实际应用过程中，FR4的电路板，搭配1或者2盎司厚度的铜箔，是硬件工程师最常见的电路板选型；在部分高附加值的产品，对电路板散热要求较高的环境，铝基板配合2盎司厚度的铜箔也是常见的选择。

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业展电子（YeZhan）成立于2005年3月，一直专注于低阻值电阻（阻值在1Ω以下）的研发，制造，生产。目前该司自主研发直插，贴片产品，拥有上万种低阻值电阻产品型号，主要应用于汽车电子，电源，家用电器、小家电、新能源、及电动工具等领域，也是航空、军工、交通、电力、通讯等较为可靠的电流采样方案。

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检测0~100V左右电压，全部采用国产器件，一块电路板上这样的模拟信号检测有16路以上。第一种方案：电阻分压0~2V——＞模拟信号隔离——＞ADC 目前国内的模拟信号隔离器件很难找，找到的几家都是体积很大的隔离模块，功耗也很大。第二种方案：电阻分压——＞VFC转化——光耦隔离——CPU 找了一下，目前国内的VFC芯片难找，没找到请问一下，上述方案1，是否有合适的国产隔离器件？方案2，是否有合适的国产VFC芯片？是否还有其它比较好的方案？

第一方案中所采用的隔离运放或者信号隔离+ADC，就国产而言，隔离运放目前暂无合适推荐，信号隔离目前国产的有纳先微，国产ADC推荐世强代理的芯海品牌，推荐芯海24位高精度ADC产品CS1237，相关资料参考：CS1237 24-bit Sigma-Delta ADC 用户手册。第二方案中的VFC芯片目前国产暂时也没有合适推荐，可以评估运放积分+NE555做比较脉冲再信号隔离输出的方案，外围电路较为麻烦，但分立器件目前都有国产化可供选择，运放推荐世强代理的圣邦微，相关选型可以参考：【选型】SGMicro（圣邦微）产品选型指南。

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