【技术】针对寄生电感，华德电子一文解析电流感测电阻的选型

时间： 2023-08-27 来源：华德电子

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本文重点讨论寄生电感和等效串联电感（ESL），和在评估电流检测精密电阻的寄生电感时需要考虑的因素。

一、寄生电感

寄生电感是电路中的非期望电感，它可能导致功率损失增加、电压下降以及振荡。这主要源于电路中使用的组件设计的不完善，并可能对电路的整体性能产生显著影响。

• 寄生电感是电路物理布局不合理的副产品

• 当电子组件过于紧密排列时，就会产生寄生电感

• 它是由电子元件产生的磁场引起的

二、等效串联电感（ESL）

ESL是指为了精确地模拟其在电路中的行为，有意在部件模型中加入的电感。ESL是部件设计中的固有部分，会对其电性能产生影响。在数据表中，有时会有ESL的指定，它对于理解部件的阻抗、谐振行为和整体性能具有重要的意义。

例如，在电容器中，ESL是由电容器内部结构（包括引线、端子等）所产生的电感。这种电感会对电容器在高频时的表现产生影响，使其在谐振频率和阻抗上与理想的电容行为有所偏差。

制造商会尽量减小ESL，或者在它们的部件中准确地指定ESL。它能够通过各种技术（如阻抗分析仪或网络分析仪）来进行描述和测量。

通常，电阻器并不与等效串联电感（ESL）有关联。电阻器主要根据其电阻值进行描述，它们并没有内在的电感性质。在理想的情况下，电阻器并无电感。然而，在实际情况中，由于其物理构造和引线及端子的布局，电阻器可能会表现出一些寄生电感。这种寄生电感通常微小到可以忽略不计，不会对大部分与电阻器相关的应用造成影响。

三、寄生电感对比等效串联电感（ESL）

等效串联电感（ESL）与寄生电感是用以描述电子部件电感特性的相关术语，尽管它们有着细微的区别。等效串联电感主要是针对部件模型中有意包含的电感，而寄生电感则是由于电路内的各种因素而出现的非预期电感。ESL和寄生电感都会对电子部件及电路的性能产生影响，但是在起源及可控性方面，两者有所不同。

四、寄生电感与电阻器

寄生电感通常是一种不期望的效果，可能会影响电路的性能。它可能会导致信号退化、阻抗变化，并影响在高频下的电路行为。寄生电感可能会在各种部件中出现，包括电阻器、电容器、电感器以及集成电路。

在处理高频应用或快速切换信号时，电阻器的寄生电感可能会变得更加显著，进而影响电路性能。在这种情况下，可以使用专门的低电感电阻设计或技巧，比如采用片状电阻器或者电流感应电阻器，以减少寄生电感。

虽然电阻器通常没有等效串联电感，但在某些特定情况下，它们可能存在一定的寄生电感需要考虑。然而，对于大多数实际应用，电阻器的寄生电感通常很小，对其作为被动元件的功能影响不大。

由于电阻器的等效串联电感通常很低，华德电子一般不会在其规格中明确指出ESL。对于寄生电感的明确规格也是比较罕见的，因为它会因应用、电路布局和外部因素的不同而有所不同。设计者必须采取措施，通过精心的电路布局、器件放置和布线技术来减小寄生电感。

五、寄生电感如何影响电路

既然我们已经掌握了寄生电感和ESL之间的差别，以及它们与电阻器的一般比较，下面我们来深入探讨寄生电感对电路的影响方式。

• 寄生电感可能引发不期望的电流流动和电压降低

• 通过削减总电流，寄生电感可能降低电路的整体性能

• 它可能对其他电路造成干扰，甚至在电源上产生噪声

寄生电感可能给电路性能带来多种负面影响，包括不期望的电流流动、电压下降、总电流的减少、对其他电路的干扰，以及电源噪声。

为了抵消寄生电感的效应，可以采用电流感测电阻器。这些电阻器专为测量电路中的电流而设计，可以帮助减轻寄生电感的影响。将电流感测电阻器与负载串联，可以产生一个与电路中电流流动成比例的电压降。这个电压降可以测量并用于控制电路或向其他部件提供反馈。

通过使用电流感测电阻器，电路设计师能够准确地监控和控制电流流动，以抵消寄生电感的影响。这有助于提升电路的整体性能和稳定性。

六、寄生电感在低阻抗电阻器中的影响

电流感测电阻器是低欧姆电阻器，通常小于1欧姆。这些电阻器并未阻挡寄生电感的影响，而是帮助抵消了总体的效应。当电阻值低时，频率越高，阻抗越大。这意味着含有高频部分的交流电流，如锯齿波，可能会产生不准确的检测结果。

当交流电流流过低阻电阻器时，电阻器上的电压降是由于电阻导致的电压降和由于电感导致的电压降的总和。为确保准确的电流检测，建议使用具有最小电感的低阻电阻器进行大电流检测。

虽然测量寄生电阻的基本概念始终相同，但使用的具体技术和方法可能因应用和被测寄生电阻的特性而异。在选择适当的测量方法时，考虑每个应用的独特需求和挑战非常重要。

寄生电阻的测量可能因具体的应用和测量环境的不同而有所不同。这可能由互连、痕迹、组件的电阻，以及材料的非理想特性等因素引起。

寄生电阻的测量通常涉及测量电阻上的电压降和流过电阻的电流。然而，用于测量的具体技术和方法可能因应用和被测的寄生电阻的性质而有所不同。

例如，在高频应用中，如射频电路或微电子，由于涉及的组件的小规模和快速操作，可能需要专门的设备和技术来测量寄生电阻。这可能涉及使用时间域反射测量法(TDR)或矢量网络分析仪(VNAs)等技术来表征电路元素的阻抗和电阻。

在电力电子应用中，涉及高电流和高电压，可能需要使用不同的测量技术来准确测量寄生电阻。这些技术可能包括四线电阻测量方法，Kelvin连接，或者其他专门设置，以尽量减少测量引线和接触电阻的影响。

七、针对电路设计考虑电阻器的寄生电感

电阻器的寄生电感，这里涉及到电路设计，是由电阻器自身以及电路中其他元件、连线和走线所产生的电感。

电阻器的寄生电感的大小，可能受到与电路设计有关的多个因素的影响，具体包括：

1，物理布局：

电路的具体布局，包括元件的位置、互相间的接近程度以及走线路由，都会对寄生电感产生影响。在高频或快速切换电路中，更长且复杂的路径可能导致更高的寄生电感。

2，走线和互连长度：

电阻器与其他元件之间的走线或互连长度也可能增加额外的电感。由于较长的走线具有更大的固有电感，因此尽可能缩短走线长度可以有助于减少寄生电感。

3，走线的宽度和厚度：

电流通过电阻器时，走线的宽度和厚度也会影响寄生电感。通常情况下，宽且厚的走线因为电阻和环路面积较小，所以电感也会较低。

4，元件布置：

电阻器与其他元件（比如电容器或电感器）的相对位置，也会对寄生电感产生影响。通过合理布置元件、最小化环路面积以及优化电流的流动路径，可以有助于降低电路中总体的寄生电感。

5，接地和回路路径：

电路中的接地方式和回路路径也可能对电流分布产生影响，并引入额外的电感。因此，我们需要仔细考虑接地技术和正确的回路路径，以便最大程度上减小寄生电感的影响。

需要注意的是，没有进行详细分析或模拟的情况下，很难确定电阻器在电路设计中的寄生电感的具体值。这个值会受到电路布局、构造和运行条件等多个因素的影响。在电路设计阶段，模拟和建模工具可以帮助我们预测并最小化寄生电感。

八、电阻器的寄生电感与焊盘的寄生电感

与电阻器相关的寄生电感和与其焊盘相关的寄生电感是需要考虑的两个不同方面。根据具体的应用和频率要求，两者都需要得到适当的考虑和处理。

电阻器的寄生电感：

当电流通过电阻器时，会遇到阻力，这会以热的形式消散能量。然而，由于物理构造，电阻器也具有寄生电感。这种电感源于电阻器引线或端子的长度和形状，以及内部组件的布局。

电阻器的寄生电感在高频应用中可能会产生影响。随着频率的增加，寄生电感可能会影响电阻器的行为，导致阻抗变化、信号失真和共振现象等不良效果。

为了减轻高频电路中寄生电感的影响，常常会采用一些技术，比如使用低电感电阻器，使用表面贴装电阻器代替穿孔电阻器，或者使用专门的解耦电容或旁路电容。

焊盘的寄生电感：

与焊盘相关的寄生电感是指由用于安装和连接元件（包括电阻器）的电路板焊盘和走线的物理布局和设计引入的电感。走线和焊盘的形状、长度和厚度，以及它们与其他导电元素的接近程度，都可能增加寄生电感。

焊盘的寄生电感可能会影响电路的性能，特别是在高频或处理快速切换信号时。它可能导致信号退化、串扰增加等不良效果。

为了最小化焊盘的寄生电感，可以采用如使用更宽的走线，最小化连接长度，优化元件位置等布局考虑。使用地平面、防护走线和受控阻抗布线等技术也可以帮助管理寄生电感。

九、电流感测电阻选型

为了最小化电阻器的寄生电感，我们有几种可选的方案。有一些电阻器类型因其低寄生电感特性而常被选用。在各种封装大小（越小越好）中提供的表面贴装和芯片电阻器会比穿孔电阻器更受青睐，尤其在高频应用中。它们的引线长度更短，回路面积更小，从而产生较低的电感值。

推荐用于贴片电阻器有电流感测电阻器：

电流感测电阻器：电流感测低阻值电阻器有四端子类型，这些端子中有电压端子用于感测电压，电流端子用于电流流动。这种四端子类型在电流感测中提供了更好的精度，由于电压端子图案设计，感测错误较少。然而，如果电压端子图案设计得当，两端子类型也可以准确感测电流。

总的来说，四端子电阻器（也称为Kelvin电阻器）相比于两端子电阻器，倾向于有较低的寄生电感。四端子配置允许对电阻值进行更准确的测量和控制，最小化引线电感的影响。

两端子与四端子电流感测电阻器 - 配置如何影响寄生电感：

两端子电阻器：

两端子电阻器有两个引线或端子，用于电流流动和电压测量。电流流过电阻器时会在引线上产生电压降，这可能由于引线的长度和几何形状引入寄生电感。

四端子电阻器：

四端子电阻器除了用于电流流动的两个端子外，还有两个额外的独立端子，被称为感测端子或Kelvin端子。电流应用于电流端子，而电压测量在感测端子间进行。通过将电流和电压测量路径分开，引线电感的影响最小化，从而导致较低的寄生电感。

在需要高精度、低噪声或准确的电阻测量的应用中，尤其是在低阻值或高频率时，使用四端子电阻器尤其有益。它们常用于精密仪器、计量学和校准等应用。

然而，需要注意的是，四端子电阻器提供的寄生电感减小可能并不总是对每一种应用都必需的。如果寄生电感不是一个关键问题，或者如果成本或空间限制是更重要的因素，两端子电阻器仍然可能是合适的。

最终，选择两端子还是四端子电阻器取决于应用的具体需求，包括期望的精度、频率范围，以及对成本和空间的限制。

十、电流感测电阻器：材质与构造详解

在需要低寄生电感的应用场景中，金属板或金属箔电阻器常被选型。金属箔电阻器的制作过程中使用了薄金属层（一般为锰铜合金）覆盖在陶瓷基板上，从而有效降低寄生电感和其它不必要的效应。

这类电阻器具有几个显著特性，使其成为低寄生电感场景的理想选择：

低电感设计：华德电子公司专门设计了具有低寄生电感的电流感测电阻器。电阻元件通常采用蜿蜒或蛇形布局，以最小化电感，这一目标通过缩短导电路径长度实现。华德电子还拥有独特的电阻器阻值修整方法。

宽频带：得益于低寄生电感，华德电子的电流感测电阻器能在广泛的频率范围内保持优良的性能。这使得它们在高频应用中，特别是当需要最小化电感时，尤为实用。

高功率承受能力：华德电子的电流感测电阻器由于其强大的构造，通常能够处理高功率水平。这使它们非常适合在需要低电感和高功率耗散的应用中使用。

温度稳定性：华德电子的电流感测电阻器通常展示出良好的温度稳定性，这对于保持准确的电阻值和在广泛的温度范围内维持良好性能极为重要。

总而言之，如果应用场景中，低寄生电感是关键需求，那么锰铜材质的金属板或金属箔电阻器可被视为理想选择。它们能提供低电感、宽频带、高功率处理能力和良好的温度稳定性，适合满足高频应用的严苛要求。

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电流检测电阻器分流电阻器

本资料介绍了多种类型的电流感测电阻和分流电阻，涵盖了不同型号、功率等级、阻值范围、温度系数等特性。这些产品适用于各种电子设备中的电流检测和保护功能。

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2024/7/16 - 数据手册代理服务技术支持采购服务

华德电子（walter）电阻产品（合金电阻/精密电阻/电流感测电阻/分流器电阻）选型指南

电流感测电阻选型表

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2023/3/14 - 选型指南代理服务技术支持采购服务

STE-M-series电流感测电阻规格书（STE-M-series CURRENT SENSOR RESISTOR SPECIFICATION）

本规格书涵盖了STE0603/0805/1206/2010/2512/3921/4527系列的金属陶瓷电感测量电阻元件的相关规格，包括产品型号、尺寸、电气特性、结构材料说明、环境特性、焊接条件、测试规范等内容。

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2021/12/27 - 数据手册 - 004版代理服务技术支持采购服务

华德电子合金电阻扫地机器人应用介绍

我国扫地机器人产业链上游部件主要是机电设备、电池、主板芯片等零部件制造行业；中游本体制造包括两类企业：一类是自己拥有独立品牌的自主品牌商，另一类是给国外品牌做ODEM和OEM代工的企业；下游为渠道商。

2024-05-24 - 产品代理服务技术支持采购服务

苏州华德电子公司简介

苏州华德电子股份有限公司，隶属于JW GROUP集团，是一家专注于保险丝、电流感测精密电阻等元器件的研发、生产和销售的企业。公司自1968年成立以来，历经多次技术升级和产品创新，目前拥有多个生产基地和子公司。产品广泛应用于电脑周边、家电、工业、新能源等领域，并与众多国际知名企业建立了长期合作关系。公司注重产品质量和技术研发，拥有多项自主知识产权和国际安全认证。

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2023/10/23 - 商品及供应商介绍代理服务技术支持采购服务

HTE-M-series电流感测电阻规格书（HTE-M-series CURRENT SENSOR RESISTOR SPECIFICATION）

本规格书涵盖了HTE系列金属陶瓷电感测量电阻元件的相关规格，包括产品型号、尺寸、电气特性、结构及使用材料说明、环境特性、焊接条件、测试规范等内容。

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2021/12/27 - 数据手册 - 001版代理服务技术支持采购服务

华德电子fuse＆电流检测精密电阻的户外电源BMS应用报告

随着电化学储能的兴起，越来越多的户外电源走进千家万户，成为家里常备能源的重要成员。而在户外电源中，对于电池的过流过压过温保护等，极为重要，干系到户外电源的使用安全，关于在电池方面的保护，其电池管理系统BMS是起到关键作用。

2024-01-09 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

沃尔特电子公司简介

Walter Electronic成立于1968年，是一家专注于生产、制造和销售的集团，旗下拥有五家子公司。公司产品包括保险丝、芯片系列保险丝、电流感应电阻等，广泛应用于计算机外围设备、家用电器、工业、新能源和汽车等行业。Walter Electronic拥有多项专利技术，并通过了ISO9001、ISO14001、IATF 16949和IECQ QC080000等多项国际安全认证。公司致力于提供高质量的产品和服务，赢得了客户的信任和忠诚。

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2023/10/23 - 商品及供应商介绍代理服务技术支持采购服务

华德电子提供适用于Boost型APFC的合金电阻产品，浪涌电流承受能力和寄生电感等电气特性优越

Boost型APFC技术以其简单的结构和升压特性成为常用PFC拓扑之一。Boost型APFC上合金电阻，华德电子有多样的产品系列可以推荐使用，重点推广MSH、MSHL、MSE、MSU等系列产品，浪涌电流承受能力、寄生电感等电气特性及参数优越。

2022-11-30 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

华德电子5~10mΩ STE系列陶瓷合金应用于各种端口的电流检测方案，起到过流保护作用

移动电源，是一种便携充电器，特别应用在没有外部电源供应的场合。其主要组成部分包括：用作电能存储的电池，稳定输出电压的电路（直流-直流转换器），绝大部分的行动电源带有充电器，用作为内置电池充电。作为移动电源，其有充电输入端口与放电输出端口。

2023-10-25 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

【视频】华德推出车规级高功率合金电阻，功率＞15W，精度可达1%，助力新能源汽车可靠性表现

华德电子 - 合金电阻,电流感测精密电阻,保护器件,保险丝,合金板电阻,MSU3921F5W0R004FS,MSU5931M7W00L50FS,MSHL2512M2W0R010F,MSU3921F5W0R002FS,MSU3921F5W0R005FS,MSHL2512M2W0R006F,MSHL2512M2W0R005F,MSHL2512M3W0R005F,MSHL2512M2W0R008F,MSU3921F5W0R00L50FS,MSHL2512M2W0R010F-AUTO,MSU3921M5W00L50FS,大灯,车灯,域控制器,BMS,EPS,电子警报器,电池管理系统

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