【经验】以CSM系列的204为例说明采样电阻影响电流测量精度的因素

时间： 2020-02-24 来源：世强

技术问答

电流监测在硬件电路设计中是经常会用到的，除了一些专用的电流采样芯片，更常用的则是通过采样电阻将电流转换为电压，再送到后级的信号处理电路进行处理以得到被测电流值供系统使用。

那么，用采样电阻构成的电流测量电路中，电流采样的精度会受到电阻哪些因素的影响呢？本文通过电阻关键参数的计算分析了它们对电流测量精度的影响。

这里我们以FIRSTOHM的CSM系列的204为例，选择一个10mΩ、精度5%、温度系数300PPM、功率1/4W的电阻，被测电流为5A进行计算和分析。帮助大家在对此类采样电阻进行选型时做参考。

因素一：电阻精度

电阻阻值为10mΩ，精度为±5%，即电阻实际阻值范围为9.5mΩ~10.5mΩ，当5A的电流流过电阻时，产生的电压范围是47.5mV~50.5mV，再通过ADC采样计算（假设ADC采样没有产生额外误差），我们得到的电流值范围是4.75A~5.25A，也就是会有±0.25A的误差。

因素二：电阻温度系数

选择的电阻温度系数为±300PPM，我们按照工业级的环境温度范围-40~+85℃进行计算。±300PPM也就是±0.0003，环境温度从-40℃变化到+85℃，变化量是125℃。电阻在此情况下的变化范围是±0.0003*125=±0.0375=±3.75%。同样，经过采样电阻后经ADC采集得到的电流误差为5A*±3.75%=±0.1875A；这是采样电阻影响电流采样的最主要的两个因素。根据以上两点，我们可以计算出在此情况下测量得到的电流总误差，也就是（±0.25A）+（±0.1875A）=±0.4375A。也就是在最极端的情况下，5A的电流你测量出来可能是4.56A或者是5.44A；到这里你可能会说，误差怎么这么大？没错，事实就是这么残酷，这就是恶劣环境造成的结果（室温环境这些因素的变化就很小，带来的误差也非常小）。接下来我们再来看其他一些影响因素。

因素三：PCB布线

这三张采样电阻的PCB走线图，两侧的粗线为大电流流过的走线，下方的细线则为电压采样的扇出线。从常规布线的连通性来看都是一样的。但是对于电流采样的结果却是完全不同的。我们依次来进行分析。

第一种PCB走线方式，因为红框部分的铜箔也是有电阻的，得到的采样电压不但包含了采样电阻的电压，还包含两个红框走线的电阻在电流流过时形成的电压。甚至有可能这部分走线的电阻比采样电阻本身还要大。这样测量出来的电流值是完全不准确的。

第二种PCB走线方式比第一种好一些，但是测量的电压里还是会叠加有红框焊盘部分电阻阻值引起的电压偏差。

第三种PCB走线方式才是完全正确的。输出的走线从采样电阻内侧扇出，这个位置没有大电流流过，避免了走线电阻造成的误差。而且两根扇出走线靠的很近，这样外界磁场在两根扇出线上感应出的干扰电压非常小，进一步减小了测量误差。

因素四：功率

下图是CSM系列采样电阻的功率降额曲线。

图 1 CSM采样电阻功率降额曲线

前面我们选择的采样电阻功率为1/4W，也就是0.25W。电阻阻值为10mΩ，当流过5A电流时，电阻上消耗的功率为I2R=52*0.01=0.25W，已经达到电阻的额定功率，在一般的环境中工作没有问题。但是如果此时环境温度大于70℃，根据上面的功率降额曲线，如果不进行功率降额，电阻自身的温度过高，就会影响阻值的稳定性，造成采样电流误差的进一步加大或波动，更加恶化采样结果。

经过上面的分析可以看出，在用电阻对电流进行采样的设计中，光是电阻这一个环节，就有很多因素会影响到最终的采样结果。所以在选用采样电阻时不但需要考虑电阻的阻值、精度、温度系数等参数，选择适合的型号，还要根据应用环境的工作温度范围进行反复的计算分析，以便得到符合自己要求的结果。

这里需要说明，和普通电阻相比，相同尺寸的MELF电阻具有更高的功率、更高的耐压和更高温度稳定性。Firstohm的CSM系列电阻是专门用于电流测量的电阻，具有功率高，耐潮湿和高稳定性等特点，由于采用了MELF制作工艺，可以耐受高负载脉冲电流的能力特别强。

CSM系列电阻的型号和参数如下表所示。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 1
| 转发至：

本文由深蓝的鱼提供，版权归世强硬创平台所有，非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明“来源：世强硬创平台”。

全部评论（1）

倾啸 Lv3. 高级工程师 2020-12-16

很好的知识点，学习了

没有更多评论了

【经验】以LRMAP3920系列低电阻金属合金功率电阻为例说明电流检测电阻的原理、选择及应用

在设计电流测量系统方面，TT Electronics致力于在如今竞争激烈的电路设计行业，保持领先地位。在本文中，TT Electronics将以LRMAP3920系列低电阻金属合金功率电阻为例讨论电流检测电阻的基本原理，电阻的选择和使用及其在不同行业中的各种应用。

设计经验发布时间 : 2020-08-13

【经验】一文带你解析电阻电流检测的基本原理

电流检测电阻，也称为分流器，目前电阻的应用已不局限于以往的狭窄范围，阻值极低并几乎没有误差的电阻和非常精确的检测数据采集系统。为研发人员开辟了十年前无法想象的应用领域。车辆驱动的控制和调节大多要求工作电流在1-100A之间，本文毫欧电子带你解析电阻电流检测的基本原理。

设计经验发布时间 : 2021-11-06

【经验】电流检测采样电阻电路的技巧

电流检测采样电阻电路的技巧，该直流比较仪由双铁芯叠加绕线而成。硬件设计考虑到系统的实时性比较强，采用最新架构嵌入式微处理器加外围设计电路搭建的平台进行开发；模拟部分系统是在基于电流型有源模拟电阻器原理基础上进行拓展设计的。

设计经验发布时间 : 2021-06-12

毫欧电子（MILLIOHM）电阻产品（精密合金电阻/插件电阻/分流器电阻）选型指南

目录- 精密合金电阻插件电阻/康铜丝电阻分流器电阻/特殊组织及尺寸可定制电阻

型号- HOSR,HOBB,HORS,HOCG,HOLRS,HOBH,HOLR,HOLLR,HOVB,HOJLR,HOCR,HOCS,HOAR,HOCY

选型指南 - 毫欧电子 - 2024/3/25 PDF 中文下载

【选型】电流检测方式电阻采样和霍尔采样的优劣比较

现阶段，在汽车工业上电流检测技术比较流行的有两种，一种是采样大功率精密电阻来进行电流采样，通过运放电路输入到MCU的检测方法（简称电阻采样方式），另一种是采样霍尔传感器方式，通过霍尔电流传感器输出的电压信号，经过处理后输入到MCU的检测方法（简称霍尔采样方式）。世强有代理ISA（ISABELLENHUETTE）的精密电阻全部产品，阻值从100uΩ到100Ω，可以测试1mA到1500A。

器件选型发布时间 : 2018-05-04

Current Sensing Resistors Shunt Resistors

型号- MFUB SERIES,MFUB,MSTJ0402,1216-M-□W□-R□□□-□,MBURM8436M032JH4,MSTJ0603,5931-□ -□ W□ -R□ □ □ -□,MSTJ SERIES,MBSRM8436M050FM3,MSTJ0805,0805 - □ - 0W5-R□ □ □ - □,MSHL,0402 - □ - 0W□ □ -R□ □ □ - □,MSU SERIES,3921-□ -□ W□ -R□ □ □ -□,2512 - □ - 2W0-R□ □ □ - □,2512 - □ - 3W0-R□ □ □ - □,0805 - □ - 1W0-R□ □ □ - □,MSH SERIES,MSHL-AUTO SERIES,3921-□ -□ W□ -R□ □ □ -AUTO,MSH,MSTJ1206,MBUOM52200M10J,2512-□ -□ W□ -R□ □ □ -AUTO,0201 - □ - 0W2-R□ □ □ - □,0603 - □ - 0W33-R□ □ □ - □,MBUOM85180M10FAUTO,MSTC SERIES,MSU-AUTO,2512 - □ - □ W□ -R□ □ □ -AUTO,MBUS8420-36W0-R□ □ □ -□,MSHL SERIES,1206 - □ - 1W0-R□ □ □ - □,5931-□ -□ W□ -R□ □ □ -AUTO,MHTC SERIES,MHTC,MSU,MSTC,MSHL-AUTO,MSTJ,2512-□ -□ W□ -R□ □ □ -□,MSU-AUTO SERIES,MSTJ0201

数据手册 - 华德电子 - 2024/7/16 PDF 英文下载

【选型】厚声（Uni-Royal）电阻选型指南（简版）

目录- 电阻产品关联图晶片电阻选型指南插件电阻选型指南厚膜晶片电阻技术参数薄膜晶片电阻技术参数电流检测电阻技术参数汽车级晶片电阻技术参数排列、网络电阻技术参数膜层型引线电阻技术参数绕线型引线电阻技术参数瓷壳型电阻产品绕线瓷管&金属壳电阻技术参数

型号- NM12,RS12,2C02,PRS SERIES,4F01,PRW SERIES,CPR02W,KNP0W2,1210,PRU/T SERIES,NM05,NM06,HQ SERIES,KNPAW2,NM02,NM03,KNP03S,WPR0AU,PRUB,PRUA,FTR SERIES,KNP03W,QRZG--120,1225,CPR01W,2S02,QL00--120,KNPA5S,KNPA5W,HFR01W,KNP02W,MOR SERIES,PDM1--100,KNP02S,10P8,QL00--150,CS SERIES,KNP01W,RS26,RS21,QRZG--225,KNP0S2,PRVA/B FW,KNP01S,KNPA3W,RS31,PMR03S,HFR007,KNPA3S,PDM0AW,KNP08W,KNPN3W,PRZD,4D02,4D03,KNPN3S,PRZC,HFR SERIES,QH0020,TC07,KNHA30,TC06,QL SERIES,TC05,KNHB53,MS SERIES,QRZG--180,TC03,TC02,KNP09S,PRC1 6W,PMR02S,PRW0AW,QH0025,KNPA9S,KNP07W,KNPN2W,PRWAAW,KNPN2S,QH0030,10S8,PRC1 5W,KNP08S,KNHA25,HEWR,KNPA9W,PMR01S,KNPA8S,HPWF--120,PS SERIES,HQ10,4C02,2010,4C03,HQ12,KNPN1W,KNPN1S,PRM0AW,NQ SERIES,KNHB31,10T8,KNP07S,KNPA8W,PRMAAW,TC10,HQ02,KNP05S,KNP0W4,HQ03,LR SERIES,HQ06,KNP05W,HQ05,HQ07,QRZG--150,KNHB21,PRWC SERIES,TC12,4S02,4S03,HV SERIES,KNPA7S,KNPA7W,HEWR--150,PRM02W,KNHWAW,TMOL13,PRVA/B 20,HPWF--220,HP10,SP SERIES,HP12,HP11,KNS03W,KNPN7W,KNH050,KNPN8S,PRW05W,HEWR--100,QH0060,HAWR80,QR-300,SP12,PRS0AW,LE06,LE05,KNHB91,PRWA5W,PF SERIES,TR06,TR05,HPWF--110,TR03,QRZG,KNS02W,HP03,HP02,HP05,HP07,HP06,KNH040,KNPN7S,KNH030,SP27,RS SERIES,KNPN5W,PRW07W,PRC1 4W,QH0040,HEWR--120,QR-1KW,KNH020,PRM03W,PRWA7W,HP SERIES,SP17,KNH025,KNP09W,KNPNW2,KNPN5S,PRMA5W,HBWR,KNHB68,QH0050,KNPN SERIES,PRMB7W,SP20,HFR0W2,KNS07W,HEWR--1KW,RNM,HEWR--300,RNL,CFR01W,KNS08W,CFR01S,CFR0S4,PZ1C,MOR09W,KNP0AS,PZ1A,MF006,CPR0W2,MOR07W,AS06,MF004,AS07,LT03,HAWF,AS05,LT02,AS02,AS03,KNH080,LT06,KNPAAS,PRM05W,LT05,CFR02W,QH00-150,HAWR,CFR02S,QR-750,MOR08W,PRVA/B 3W,HPWR,PRC1 SERIES,PDM1 75,QH0080,RPH,AS12,AS10,RPL,KNS05W,HEWR--200,AS SERIES,HAWR60,QR-600,MOR05W,FRN004,KNS SERIES,PDM1 85,QH SERIES,KNPN8W,KNH060,PRM07W,KNPN9W,KNPN9S,PZ2A,PRS0FW,MF02W,FRN01A,MGR0S2,MF02S,LR10,MS06,MGR01S,WR08,PRM SERIES,PRMT20,MGR01W,MS05,WR12,HEWR--500,QH,CFR0W8,MOR0W4,TMOR3W,MOR05S,0805,QH00-120,PRWC2W,MOR0W2,MOR03W,KNP SERIES,MOR03S,MF03W,PRMT15,MF03S,FRN01W,01005,LR06,QR-150,FRN0S2,PRVA/B 7W,PRWC1W,PDMS25,WPR01W,MOR02W,MOR02S,HAWF40W,FRN02W,LT SERIES,PF01,QR-120,CFR03S,PRTM20,HEWR--400,PF07,TMO SERIES,PF06,NS SERIES,PF03,PF02,PF05,WPR02W,MF01W,MS10,MOR01W,MS12,MF01S,MF0S4,MOR01S,TMOR5W,CS07,FRN03W,CS06,CFR0W2,WR18,CS05,CFR0W4,MF0S2,CS03,CS02,WR20,PRWA SERIES,WR25,FTR10C,PRVA/B 5W,WPR03W,FTR10D,8S06,PRWC3W,NS10,MGR0W2,KNPU1U,NS11,NS12,KNPU1W,QR SERIES,MGR0W4,KNPU1S,QL0030,CS12,CS11,CS10,PRW025,KNHW SERIES,PRW020,WPR04W,QR-225,TMOV7W,MOR0S2,PRWA2W,QH00-200,0603,1812,PDM025,QL0025,KNHB SERIES,PF0A,NS01,NS02,KNH--100,QL0020,QRZG--600,NS07,MF SERIES,NS03,HPWR40W,NS05,NS06,PF10,FRN0W4,PF12,PF11,FRN0W2,QL00--600,8R06,TR SERIES,KNPA SERIES,PRWC5W,MGR03U,PRMT SERIES,MGR03S,MGR03W,PRW02W,PRW03W,PRTM5W,PDMS50,HEWR--600,FRN075,QH00-100,16P8,0508,SN0004,SN0003,SN0002,CQ SERIES,SN0001,MGR SERIES,PRWC7W,FTR03A,FTR03B,10E9,MF0W8,HBWR--600,ES SERIES,MF0W4,CQ07,MGR02S,CQ06,WR SERIES,CQ05,CQ03,MGR02W,PRW01W,CQ02,MF0W2,CQ01,PRTM4W,QR-450,PMR SERIES,KNPNAS,NQ12,QRZG--1KW,NQ10,KNPU5W,NQ11,PRVA/B AW,ES01,0402,ES02,CQ12,PRS020,ES03,CQ11,PRV SERIES,CQ10,ES05,ES06,ES07,PDM05W,QH00-400,KNHW25,NQ01,FTR05A,NQ02,FTR05B,NQ03,HBWR--500,PRZ SERIES,QL0060,NQ05,NQ06,LE SERIES,NQ07,KNHW18,PDM050,QL00--400,KNPU3W,PS12,2F01,HEWR80,KNPU3S,HAWR100,PS10,QL0050,QRZG--750,WPR SERIES,HBWR--400,TMOV5W,QH00-300,PS02,KNPU2W,PS03,PRW0FW,KNPU2S,QL0040,PS06,PS05,FTR07A,PS07,FTR07B,PRS025,TMOLAW,CPR SERIES,KNS0AW,QL00--300,PDM035,HEWR60,HAWF30W,HV12,QRZG--450,HV10,KNPA2W,0201,HBWR--300,KNPA2S,HV05,KNPA1W,2512,HV03,QL00--200,CFR SERIES,HV06,HV07,PDM SERIES,KNPU SERIES,KNPA1S,FRN SERIES,2D03,2D02,KNPU7W,KNHW40,PRTA,0105,PRS07W,PRTC,PRTB,PRTD,PRU0,NM SERIES,HBWR--200,PRTM,QH00-600,QRZG--300,PRS05W,QR-180,QL0080,1206,QL00--100,TC SERIES,PRT0

选型指南 - 厚声 PDF 中文下载

解析合金电阻的作用、功能及应用

合金电阻是一种采用合金为电流介质的电阻，一般具有低阻值，高精密，低温度系数，耐冲击电流，大功率等特点。这类电阻常见于各类电子产品，主要在电流采样，或短路保护等时使用。本文中叁叶源电子将为大家详细介绍合金电阻的作用、功能及应用。

技术探讨发布时间 : 2024-01-03

【IC】拓尔推出集成采样电阻和MOS的IEEE 802.3af/at标准8端口PSE控制器TMI7608R/S系列

拓尔微电子推出af/at标准的8端口PSE控制器TMI7608R/S系列，全自动模式下100%通过sifos测试，全系列产品通过CB认证。集成多个功能模块如内置采样电阻和MOS、LED串口指示、3.3V内供和外供可选、EEPROM初始化配置、单电阻设置总功率、24V/48V自适应、标准I2C协议通信，高精度实时端口电压电流检测上报等。

产品发布时间 : 2024-05-11