利物浦卡迪夫城:电阻电流检测的基本原理

卡迪夫城球场 www.wlvaik.com.cn 2019-08-20  |  来源:钜大LARGE  |  点击量:465次

电流检测电阻,也称为分流器,为人所知已有数十年之久。但是,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,在特殊情况下(例如,氧传感器预热),短时间内要求2-300A的电流,车辆启动时电流可达到1500A。在电池和电源管理系统中,还有更为极端的情况:车辆运行中,持续电流为100-300A;而在静止状态下,电流只有几毫安,所有这些都必须精确检测出来。


在最小的空间实现最佳的检测结果是汽车行业对汽车电子系统最常见的要求之一。这正是分流器技术的优势。但是,由于电阻本身结构和电阻材料会导致电阻在实际应用中产生完全不同的效果,仅仅通过比较数据表还无法找到合适的电阻。以下将通过计算示例描述一些实现最佳设计的重要参数。


电阻电流检测的基本原理

根据欧姆定律,在检测通过电阻的电流时,电势差被作为电流检测的直接检测值。毫无疑问,用高于1Ohm的电阻可以检测数百毫安的电流。但如果电流达10-20安培,情况就完全不同了,因为电阻中的功耗(p=R*I2)就无法忽略了。虽然可以尝试通过降低电阻阻值来限制功耗,但由于检测的电压也同时相应降低,检测的阻值往往会受到估值分辨率和精度的限制。


通常,电阻两端的检测电压可由以下公式得出:


U=R*I+Uth+Uind+Uiext+......

Uth=热电动势

Uind=感应电压

Uiext=端口引线压降


上述情况,与电流无关的因素引起的误差电压会影响检测结果,因此设计人员必须清楚了解这个原因,并且应通过合理的布线设计尤其是通过选择合适的电阻来最大程度降低电压误差造成的影响。


虽然任何导电材料都可以用来制作电阻。但是这样的元器件根本不适合用于电流采样,原因是:电阻值受温度、时间、电压、频率等众多参数的影响。


R=R(T,t,p,Hz,U,A,μ,p,....)


理想的完全不受以上参数影响的电流检测电阻是不存在的,那么实际的电阻可通过下文表格中所列的特性参数,例如电阻温度系数、长期稳定性、热电动势、功率负荷、电感、线性度等来表述。


其中的部分特性本质上取决于材料,其它一些特性受元器件设计的影响,再有一些特性由生产工艺决定,如下表中所描述。


xxx=影响很大

xx=影响适中

x=影响很小,但值得注意


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