用低阻值電阻進行高精度電流測量

如果在電流測量中需要高精度，那么在電流檢測電阻器中也需要高精度。

盡管在電子技術(shù)的許多方面取得了令人驚訝的進步，但據(jù)我所知，測量電流的主要方法仍基于電流檢測電阻器的使用。電阻器與待測電流串聯(lián)，結(jié)果電壓降與電流成正比，您測量電壓，除以電阻，就可以了。從概念上講這是一種簡單的技術(shù)，但是細節(jié)可能很麻煩。

“觀察者效應(yīng)”告訴我們，任何測量都會改變被測物的狀態(tài)。更改可能微不足道甚至無法檢測，但始終存在。因此我們知道，測量電路中任何數(shù)量的任何方法都會對電路的狀態(tài)產(chǎn)生一定的影響。盡管如此，電的性質(zhì)使得我們通?？梢栽诓伙@著改變電路其余部分的情況下測量電壓。電位差的這種“便于測量”的性質(zhì)使當前的測量看起來更加糟糕。

權(quán)衡

事實是，使用電流檢測電阻器是一種侵入性技術(shù)。您故意在以前只有導體的地方增加電阻。當然，您可以使電阻很小，但這是一個遞減的情況：是的，較低的電阻會更好（在某種程度上），因為您浪費的功率更少，并且電阻器更類似于導線或PCB的效果跟蹤。但是這里的重點是產(chǎn)生一個可以測量并轉(zhuǎn)換為電流的電壓。該電壓將被饋送到放大器，并且放大器具有固定的誤差，即誤差不取決于輸入信號的幅度。因此，較小的感測電阻（超低阻值貼片電阻）意味著較低的電壓，這意味著較低的信噪比，這意味著電流測量的精度較低。

不要忘記考慮那些不費吹灰之力的解決方案，例如德州儀器（TI）的INA250。它已經(jīng)有一個檢測電阻，可能比我能設(shè)計的任何東西都要好。

因此，一切都取決于您的要求和限制。您可以將一個非常低值的電阻器（例如1mΩ或更小）與一個高精度放大器結(jié)合在一起，終獲得出色的電流測量結(jié)果，并且對原始電路的影響*小。但是，您可能會發(fā)現(xiàn)電流檢測電路的成本要高于其余設(shè)備，或者您可能會破壞PCB布局，從而將精度從“出色”降低到“高于平均水平”。

KOA Speer的貢獻

我的直覺告訴我，對于大多數(shù)應(yīng)用來說1mΩ（合金電阻）有點極端，這反映在KOA Speer的UR73V2A系列電流檢測電阻器的電阻范圍內(nèi)，該電阻器的可用范圍為10mΩ至100mΩ。額定功率為0.5 W，封裝為0805。

我們通常不必擔心極低值電阻器的功耗，但是如果您要測量的是大電流，請記住要降額使用。

我認為我們都意識到，當您選擇電流檢測電阻器時，精度很重要。如果計算中的電阻與實際電阻不同，則表示錯誤。但是要記住的另一件事是溫度系數(shù)。

就像電路中的所有其他元件一樣，電阻也會受溫度影響。這意味著，如果您的計算使用單個值作為電流檢測電阻，那么除非您的設(shè)備僅設(shè)計為僅在溫度室內(nèi)運行，否則它總是至少有一點點錯誤。減少這種錯誤的簡單方法是選擇一個具有低溫度系數(shù)的電阻。UR73V2A系列的溫度系數(shù)低至±75 ppm /°C。每百萬分之一的東西可能會分散注意力，所以讓我們舉個例子。

您的設(shè)備正坐在烤箱旁邊，烤箱正在積極烘烤一些法式面包，工作溫度終會升高20°C。這對應(yīng)于75 ppm /°C×20°C = 1500 ppm，并且（1500 ppm）/ 10 6 = 0.15％。較高的電阻會產(chǎn)生較高的電壓降，但是您的代碼仍使用原始電阻，因此您的計算將產(chǎn)生比實際電流高0.15％的電流。我不知道您的要求是什么，但是我想大多數(shù)應(yīng)用程序都可以應(yīng)對這種錯誤。