利用雙焊盤(pán)檢測電阻實(shí)現的高精度開(kāi)爾文檢測

簡(jiǎn)介

　　電流檢測電阻有多種形狀和尺寸可供選擇，用于測量諸多汽車(chē)、功率控制和工業(yè)系統中的電流。使用極低值電阻（幾mΩ或以下）時(shí)，焊料的電阻將在檢測元件電阻中占據很大比例，結果大幅增加測量誤差。高精度應用通常使用4引腳電阻和開(kāi)爾文檢測技術(shù)以減少這種誤差，但是這些專(zhuān)用電阻卻可能十分昂貴。另外，在測量大電流時(shí)，電阻焊盤(pán)的尺寸和設計在確定檢測精度方面起著(zhù)關(guān)鍵作用。本文將描述一種替代方案，該方案采用一種標準的低成本雙焊盤(pán)檢測電阻（4焊盤(pán)布局）以實(shí)現高精度開(kāi)爾文檢測。圖1所示為用于確定五種不同布局所致誤差的測試板。

　　圖1. 檢測電阻布局測試PCB板。

　　電流檢測電阻

　　采用2512封裝的常用電流檢測電阻的電阻值最低可達0.5 mΩ，其最大功耗可能達3 W.為了展現最差條件下的誤差，這些試驗采用一個(gè)0.5 mΩ、3 W電阻，其容差為1%（型號：ULRG3-2512-0M50-FLFSLT制造商：Welwyn/TTelectronics）其尺寸和標準4線(xiàn)封裝如圖2所示。

　　圖2. （a） ULRG3-2512-0M50-FLFSLT電阻的外形尺寸；（b） 標準4焊盤(pán)封裝。

　　傳統封裝

　　對于開(kāi)爾文檢測，必須將標準雙線(xiàn)封裝焊盤(pán)進(jìn)行拆分，以便為系統電流和檢測電流提供獨立的路徑。圖3顯示了此類(lèi)布局的一個(gè)例子。系統電流用紅色箭頭表示的路徑。如果使用一種簡(jiǎn)單的雙焊盤(pán)布局，則總電阻為：

　　為了避免增加電阻，需要把電壓檢測走線(xiàn)正確的布局到檢測電阻焊盤(pán)處。系統電流將在上部焊點(diǎn)導致顯著(zhù)的壓降，但檢測電流則會(huì )在下部焊點(diǎn)導致可以忽略不計的壓降?？梢?jiàn)，這種焊盤(pán)分離方案可以消除測量中的焊點(diǎn)電阻，從而提高系統的總體精度。

　　圖3. 開(kāi)爾文檢測。

　　優(yōu)化開(kāi)爾文封裝