【经验】开尔文四线布板法实现采样电阻误差降低22%
精密电流采样电阻，又称电流感应电阻器，通常采样电阻的阻值非常低，仅为毫欧级。此时，焊料的性能对于测量误差的影响很大，电阻焊盘的尺寸和布板方式亦很关键。本文主要通过讨论不同采样电阻焊盘的布板方式，归纳出一个比较实用的布板方式供研发人员参考。
布板设计方法
TT电阻器ULR系列通过AEC-Q200车规认证，耐高温大电流，具有较低的温漂和寄生电感，能够提供0.15mΩ至22mΩ阻值范围，精度最高1%。
以TT电阻器 ULRG3-2512-0M50-FLFSLT为例。其电阻本身封装图如下：
图1：ULRG3-2512-0M50-FLFSLT封装尺寸
精密电阻高精度测量一般采用开尔文四线检测法（Kelvin Four-terminal sensing），它相比传统的两个终端（2T）传感能够进行更精确的测量。传统2端子测量总阻值为电阻器本身阻值加上两端焊料寄生的阻值。
标准4端子测量封装如下：
图2：标准4端子封装尺寸
下图给出了依据开尔文四线检测法设计，5种不同的布板方法。
图3：5种典型布板方法
布板方法A：测试点分布在焊盘的外侧和内侧。
布板方法B：布板与A类似，但是焊盘长度略增大。测试点在焊盘的外侧和中间。
布板方法C：与上述两种方法相比，C中电阻电流流过更均衡。测试点在焊盘的中间。
布板方法D：布板方法与C类似。测试点在最外侧。
布板方法E：采样电阻电流通过宽焊盘流过，测试点在窄焊盘上。
不同布板方法评估
对比不同布板方法，进行实测，进行误差对比。测试温度25℃，在图3中，让测试电阻流过20A电流，电流流过后在1秒内测试电压值，以减小因温升带来的电阻误差。电阻阻值是0.5毫欧，理想电压值是10mV。
表1：不同布板方式误差对比
从表里可以看出，布板方法C和D误差最小。考虑到装配误差带来的影响，布板方法C是最合理的。若不用开尔文四线布板法，会带来约22%的误差，按照ULRG3-2512-0M50-FLFSLT来换算，约0.144mΩ。
总结
通过上述分析，最优布板方法如下：
图4：精密采样电阻最优布板方法
推荐的焊盘封装尺寸如下图：
图5：最优封装尺寸
各位研发工程师若选用TT精密电阻，可以根据本文推荐布板方法来进行合理电路设计，以获得更高的采样精度。
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