大功率,超高精度情况下,功率取样电阻精度偏差的影响因素及处理办法


多数功率电路中的电流取样一般分为分流器或霍尔传感器,在多数100A以内超高精度的应用场合中,一般使用精密取样电阻。
ISABELLENHUETTE是我使用较多的取样电阻,并且我在设计过程中也积累了很多经验,这里分享给大家。
ISABELLENHUETTE及功率及精密电阻介绍:
ISABELLENHUTTE(Isabellenhütte、伊莎贝棱辉特(上海)电子科技贸易有限公司,简称ISA、伊萨),始创于1482年,总部位于德国, 1889年研制出全球最早的Manganin锰镍铜电阻合金,1987年生产出世界第一片表面贴装毫欧姆检流电阻器,目前是世界先进的精密微阻值电阻制造厂商。
对取样精度的影响问题:
先贴一个电阻的主要参数:
1、电阻精度
所有的电阻生产不可能是理想状态,一定都会有偏差。
处理办法:通常在超高精度的场合都有对应的MCU,精度偏差可通过校准去除。
2、温漂
ppm/K指是的每度情况下偏移百万分之几。如20ppm情况下,0-40的偏移量为万分之8。
有幸用过ISABELLENHUETTE 5ppm的取样电阻,就是太贵了。温度稳定性一流。
处理办法:选用ISABELLENHUETTE超低温票的电阻
3、时漂
所有器件都会有一个时漂的特性,下图指是的在100度情况下运行2000小时偏差最大小于0.5%。
处理办法:所有的产品生产完成后全部要进行老化,并定期进行校准。
4、接线方式
若使用两线制,则对应采样的数据就会叠加地上的的线阻*电流 (如:电压检测的GND与后端的地共在一起,取样电阻与共地点又有1mR)。那这个误差就等于:1mR/取样电阻阻值)
处理办法:在所有的精密取样电路中全部为4线制采样(可消除线阻):两线走电流,两线接高阻态测量。如下图:
若我们选用ISABELLENHUETTE的电阻不用4线制设计,只能说是暴殄天物!
5、焊接影响(小于10A情况下,可以不太用考虑,阻值越大越不考虑这个问题)
在大电流的应用中,取样电阻为了功率耐受考虑阻值选用都非常小,零点几-几mR。
而取样电阻与底部的焊接的差异性就可能会带来零点零几mR的影响。这样就会带来百分之几到百分之零点几的精度偏差。
所以在超小阻值、大电流的情况下,就要考虑使用4线制的取样电阻。如下图。
如上图,这时焊接同样要考虑,下面4线中的两两间焊不能连焊,焊锡堆不能超过分隔线。
ISABELLENHUETTE的相关4线制器件很多,这里列一些给大家看看。
6、自热效应
在设计时要考虑电阻自身的自热效应,如BVB(5W) 0.3mR的去样电阻 取样100A电流,自身功耗3W,看起来并没有超过5W器件的功耗。好像并没有问题。
但具体看规格书,其取样的温度为10度,5W为50度。50度带来0.1%的偏差。
处理1:针对这个问题,在功率选用上选择超一个数量级器件。如2W的功耗选择20W的功耗
处理2:贴片的取样电阻在器件旁(背面)多留一点地,并开窗用于散热,散热有限
处理3:使用PVB系列取样电阻,再配合散热器一起使用,配合得当可以大大降低发热,提升精度。
处理4:有条件可使用冷却手段(风冷、水冷、半导体制冷),可降低发热量提升精度
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西安石头哥 Lv7. 资深专家 2018-06-11学习了,还不错啊
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大虾 Lv6. 高级专家 2018-06-04学习了。
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YoungKing Lv7. 资深专家 2018-05-29学习了
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Jackie0078 Lv8. 研究员 2018-05-28感谢分享
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LouBing Lv7. 资深专家 2018-05-28非常感谢,收藏了
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低阻值精密和功率电阻器
Isabellenhütte Heusler GmbH & Co. KG是一家全球领先的电气电阻和热电合金制造商,专注于温度测量和汽车、电气和电子行业的无源元件。公司产品包括用于汽车、卡车、混合动力和电动汽车以及工业和可再生能源系统的精密测量系统。Isabellenhütte提供多种电阻产品,包括ISA-PLAN®和ISA-WELD®技术制造的电阻,适用于各种应用,如工业、汽车、计算机、医疗工程和航空航天。产品特点包括高精度、低温度系数、高负载能力和长期稳定性。
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ISABELLENHÜTTE是世界先进的精密微阻值电阻制造厂商,1987年ISA是世界上第一个生产出毫欧级的表面贴装电流检测电阻,至今仍保持该技术的领先地位,公司生产的高负载的功率电阻,产品性能都满足最高端的要求。
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