用低阻值电阻进行高精度电流测量

如果在电流测量中需要高精度,那么在电流检测电阻器中也需要高精度。

尽管在电子技术的许多方面取得了令人惊讶的进步,但据我所知,测量电流的主要方法仍基于电流检测电阻器的使用。电阻器与待测电流串联,结果电压降与电流成正比,您测量电压,除以电阻,就可以了。从概念上讲这是一种简单的技术,但是细节可能很麻烦。

“观察者效应”告诉我们,任何测量都会改变被测物的状态。更改可能微不足道甚至无法检测,但始终存在。因此我们知道,测量电路中任何数量的任何方法都会对电路的状态产生一定的影响。尽管如此,电的性质使得我们通常可以在不显着改变电路其余部分的情况下测量电压。电位差的这种“便于测量”的性质使当前的测量看起来更加糟糕。

权衡

事实是,使用电流检测电阻器是一种侵入性技术。您故意在以前只有导体的地方增加电阻。当然,您可以使电阻很小,但这是一个递减的情况:是的,较低的电阻会更好(在某种程度上),因为您浪费的功率更少,并且电阻器更类似于导线或PCB的效果跟踪。但是这里的重点是产生一个可以测量并转换为电流的电压。该电压将被馈送到放大器,并且放大器具有固定的误差,即误差不取决于输入信号的幅度。因此,较小的感测电阻(超低阻值贴片电阻)意味着较低的电压,这意味着较低的信噪比,这意味着电流测量的精度较低。用低阻值电阻进行高精度电流测量

不要忘记考虑那些不费吹灰之力的解决方案,例如德州仪器(TI)的INA250。它已经有一个检测电阻,可能比我能设计的任何东西都要好。

因此,一切都取决于您的要求和限制。您可以将一个非常低值的电阻器(例如1mΩ或更小)与一个高精度放大器结合在一起,终获得出色的电流测量结果,并且对原始电路的影响*小。但是,您可能会发现电流检测电路的成本要高于其余设备,或者您可能会破坏PCB布局,从而将精度从“出色”降低到“高于平均水平”。

KOA Speer的贡献

我的直觉告诉我,对于大多数应用来说1mΩ(合金电阻)有点极端,这反映在KOA Speer的UR73V2A系列电流检测电阻器的电阻范围内,该电阻器的可用范围为10mΩ至100mΩ。额定功率为0.5 W,封装为0805。

我们通常不必担心极低值电阻器的功耗,但是如果您要测量的是大电流,请记住要降额使用。

我认为我们都意识到,当您选择电流检测电阻器时,精度很重要。如果计算中的电阻与实际电阻不同,则表示错误。但是要记住的另一件事是温度系数。

就像电路中的所有其他元件一样,电阻也会受温度影响。这意味着,如果您的计算使用单个值作为电流检测电阻,那么除非您的设备仅设计为仅在温度室内运行,否则它总是至少有一点点错误。减少这种错误的简单方法是选择一个具有低温度系数的电阻。UR73V2A系列的温度系数低至±75 ppm /°C。每百万分之一的东西可能会分散注意力,所以让我们举个例子。

您的设备正坐在烤箱旁边,烤箱正在积极烘烤一些法式面包,工作温度终会升高20°C。这对应于75 ppm /°C×20°C = 1500 ppm,并且(1500 ppm)/ 10 6 = 0.15%。较高的电阻会产生较高的电压降,但是您的代码仍使用原始电阻,因此您的计算将产生比实际电流高0.15%的电流。我不知道您的要求是什么,但是我想大多数应用程序都可以应对这种错误。

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