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利用双焊盘检测电阻实现的高精度开尔文检测

发布时间:2020-07-02 发布时间:
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简介

电流检测电阻有多种形状和尺寸可供选择,用于测量诸多汽车、功率控制和工业系统中的电流。使用极低值电阻(几mΩ或以下)时,焊料的电阻将在检测元件电阻中占据很大比例,结果大幅增加测量误差。高精度应用通常使用4引脚电阻和开尔文检测技术以减少这种误差,但是这些专用电阻却可能十分昂贵。另外,在测量大电流时,电阻焊盘的尺寸和设计在确定检测精度方面起着关键作用。本文将描述一种替代方案,该方案采用一种标准的低成本双焊盘检测电阻(4焊盘布局)以实现高精度开尔文检测。图1所示为用于确定五种不同布局所致误差的测试板。

图1. 检测电阻布局测试PCB板。

电流检测电阻

采用2512封装的常用电流检测电阻的电阻值最低可达0.5 mΩ,其最大功耗可能达3 W.为了展现最差条件下的误差,这些试验采用一个0.5 mΩ、3 W电阻,其容差为1%(型号:ULRG3-2512-0M50-FLFSLT制造商:Welwyn/TTelectronics)其尺寸和标准4线封装如图2所示。

图2. (a) ULRG3-2512-0M50-FLFSLT电阻的外形尺寸;(b) 标准4焊盘封装。

传统封装

对于开尔文检测,必须将标准双线封装焊盘进行拆分,以便为系统电流和检测电流提供独立的路径。图3显示了此类布局的一个例子。系统电流用红色箭头表示的路径。如果使用一种简单的双焊盘布局,则总电阻为:

为了避免增加电阻,需要把电压检测走线正确的布局到检测电阻焊盘处。系统电流将在上部焊点导致显著的压降,但检测电流则会在下部焊点导致可以忽略不计的压降。可见,这种焊盘分离方案可以消除测量中的焊点电阻,从而提高系统的总体精度。

图3. 开尔文检测。

优化开尔文封装



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