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

2018-05-18 世强
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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
  • 大虾 Lv6. 高级专家 2018-06-04
    学习了。
  • YoungKing Lv7. 资深专家 2018-05-29
    学习了
  • Jackie0078 Lv8. 研究员 2018-05-28
    感谢分享
  • LouBing Lv7. 资深专家 2018-05-28
    非常感谢,收藏了
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型号- BVT,BRS,VLX,BVZ,VMK-NA,PBH,RUG-Z,CMK,VMX,VMP-NA,BVX,PBV,VL X,CMP,CMS,AZ-H,GMP,BKW,SMK,BVXN,SMP,SMS,BVM-F,SMT,A-H,SMV,KVM,CMX,VLK,PLU,VLP,SMX,BAC,PMH-D,PMH,IKL,BVB,BVE,BVD,VMI,BVF,BAS,VMK,BVH,VMP,BVN,VMS,BVS,BVR

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LOW-OHMIC PRECISION AND POWER RESISTORS

型号- BVT,BRS,VLX,CLK,CLP,BVZ,VMK-NA,RUQ-Z,FMX,PBH,RUG-Z,BSN,VMX,CMK,BVX,PBV,VMP-NA,CMP,CMS,AZ-H,GMP,CLX,SMK,SMT-V,SMP,SMS,SMT,A-H,SMV,WAF,WAK,KVM,CMX,VLK,PLU,VLP,SMX,BAC,FMK,FMP,PMH-D,PMH,BAL,FMS,WAX,BAN,BVB,BVE,VMI,BAS,VMK,BVH,BAV,VMP,BAX,BVN,VMS,BVS,BVR

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型号- SMS / 2512,VMS / 2512,VLX,VMS R010 1.0,VMI / 0805,BVZ / 4026,CMK / 1206,BVR / 4026,BVF / 1213,BVE / 5930,PBH,RUG-Z,VMK-NA / 1206,ISA-WELD®,VMX,BVX,PBV,AZ-H,BKW,BVT / 2512,SMK / 1206,SMP,SMS,SMT,A-H,SMV,SMP / 2010,VMP / 2010,GMP / 2010,KVM,VLP / 1020,BVB / 2725,VMP-NA / 2010,CMX,PMH-D / 2512,PLU,SMV / 4723,SMX,ISA-PLAN®,BVN / 1216,BAC,BRS / 3812,MANGANIN®,BVT I R003 1.0,CMP / 2010,CMS / 2512,PMH-D,VMK / 1206,VLK / 0612,PMH,IKL,BVD,BVS / 3920,BAS,BVH / 3820,BAX,PMH / 2512,PLU / 2439,SMT / 2817

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ULTIMATE PERFORMANCE WHERE IT’S LEAST EXPECTED – IN EVERY DETAIL

型号- BVT,BRS,VLX,KVM,BVZ,VMK-A,VMP-A,CMX,VLK,PBH,PLU,RUG-Z,VLP,SMX,VMX,CMK,BAC,BVX,PBV,CMP,CMS,PMH-D,PMH,AZ-H,GMP,IKL,BVB,BKW,SMK,BVE,BVD,VMI,BVF,BAS,VMK,BVH,SMP,VMP,SMS,BVM-F,SMT,BVN,A-H,VMS,SMV,BVS,BVR

2018/07/27  - ISABELLENHUETTE  - 数据手册 代理服务 技术支持 批量订货 查看更多版本

ISA-PLAN® // Precision resistors A-H

型号- A-H,A-H1-R005-F1-K2-1.0

09-January-2014  - ISABELLENHUETTE  - 数据手册 代理服务 技术支持 批量订货 查看更多版本

针对电流检测电路的电阻选型。 需求:电阻10mΩ,极限电流25A,额定功率7w,精度1%或者0.5%,温漂30或50ppm/K(更低也行)。 问题1:目前看了两款电阻,分别是伊莎的SMT 2817 和 PBV 2317;主要想咨询一下后者的额定功率【手册上的“Power rating W 3 / 10 (on a heatsink)”不是很理解】; 问题2:根据需求,我的选型是否合适?请帮忙推荐电阻; 问题3:对于必须要接导线的电路,四端子产品相比两端子产品可有优势?针对无法避免导线连接的电路,如何实现较高精度电流测量。

1、PBV是带散落座的插件电阻,如果直接使用,其额定功率是3W,如果像给PBV增加一个散热片,以保障其温度,其最大功率可以达到10W。2、这个计算电流25A时间有多长?正常工作电流是多大?工作环境温度有多高?一般电阻都有一个降额温度和最大脉冲功率,可以根据实际情况选择合适的规格。3、4端子相比两端子,测试精度会更高,具体可参考如下文章:【经验】开尔文四线布板法实现采样电阻误差降低22%

2019-03-19 -  技术问答

ISABELLENHUETTE独特PLAN®薄膜、WELD®复合材料精密功率电阻器,温度系数TCR低于20ppm/K

ISABELLENHUETTE旗下拥有ISA-WELD工艺金属合金电阻系列、ISA-PLAN工艺金属合金箔膜电阻系列低温度系数等产品。低温度系数TCR(<20ppm/K)、阻值区间在100uΩ—100Ω,电流测量范围1mA-1500A、超薄平面贴片设计、适用超低热电动势的电阻合金等成为优势。广泛应用于汽车、工业、能源以及航空航天、BMS、ABS、ACC、EPS等诸多领域。

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