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电流感应电阻。类型,规格,选择和应用指南

电流感应电阻。类型,规格,选择和应用指南
电流感应电阻。类型,规格,选择和应用指南

在许多电力和一般电子应用中,感应电流是一件重要的事情。通常,电流传感需要监测和控制一个应用程序,例如,电池充电器电路需要电流传感技术来正确地给电池充电,并从驱动器、控制器的角度确定充电电流。根据应用程序的类型,有许多类型的电流传感器与不同的电流传感技术用于测量或检测电流。电流传感最常用和最具成本效益的解决方案是并联电流传感器方法。分流式电流传感器,又称检测电阻类似于基本电阻器,但具有非常低的电阻值。在本文中,我们将更多地介绍这种电流传感器,它们是如何工作的,它的类型,以及如何在设计中使用它。

什么是电流感应电阻?

电流感应电阻类似于普通电阻,但具有非常低的电阻额定值和高功率额定值。这些已知电阻值(R)的并联电阻器被放置在电流传导路径中,以便整个电流(I)被测量流过电阻器。现在,通过测量电阻上的压降(V)并使用简单的欧姆定律(I=V/R),我们可以计算出流过电路的电流量。让我们仔细看看。

在电子学中,分流意味着为电路提供不同的路径。分流电阻做同样的事情,并创建一个极低阻力路径电流从一个电路部分传到另一个电路部分。在此路径上,无论电流通过低电阻区域,无论电流流量大小,都可以测量通过电路的电流有多少。

由于这是电阻,由于电流的流动,电压降发生在分流电阻上。这电压降与电流的流量成正比.如果电流增加,压降也会增加。这种关系遵循欧姆定律。

也就是说,

V = I x R

其中V是出现在分流电阻上的电压降,I是电流流速,R是分流电阻值,单位为欧姆。因此,如果电阻是静态的,例如所有情况下都是1欧姆,则V取决于I。

电流感应电阻

但是这个分流电阻的选择对于准确读取电流流而不妨碍电路的整体性能是至关重要的。但在选择合适的并联电阻之前,重要的是要找出并联电阻器参数.对于不同的应用,可能需要不同的分流电阻器,其中每个分流电阻器的参数根据应用的要求而改变。

并联电阻参数

分流电阻器是一种特殊类型的电阻器。它不同于电子电路中传统使用的电阻器。通用电阻器用于极低电流的操作,通常用于标准环境温度,如0-85摄氏度。但是,分流电阻有一个非常宽的温度系数范围,由于巨大的电流通过它。

标准电阻和分流电阻之间的主要区别是热电动势的温度系数。在普通电阻中,热电动势被忽略,但在分流电阻中,根据温度,两种不同的导电材料产生可变电压。因此,分流电阻元件材料的选择是一件很重要的事情。大多数时候,锰酸钠(-3.0 uV /oC热电势具有优良的温度系数范围)用于使外露叶片分流电阻。因此,选择合适的并联电阻并不仅仅局限于电阻值和容差。

并联电阻的电阻和额定功率

并联电阻的阻值是并联电阻的一个重要参数。因为这个值将决定在电流流动过程中电压会下降多少。

该值可以从当前感应放大器的角度来确定。根据电流检测放大器的最大电流流量和最大输入电压,可以选择分流电阻的值。但是,较大的值会影响额定功率的分流电阻和增加散热

电流感应电阻电路

上面的电流感应电阻电路显示分流电阻如何放置在电流携带路径,以及如何通过电阻的压降可以通过使用计算电流检测放大器.你可以了解更多电流感应放大器是如何工作的浏览链接文章。

分流电阻的功耗可以用下面的公式-

功耗= V x I

其中V是电压,I是电流。由于通过并联电阻的降电压可以用欧姆定律来确定。并联电阻的功耗可以用-来确定

功耗= I2R

因此,具有较小值的分流电阻将产生更少的热量,并否决使用额外的散热器。

分流电阻值通常在mili-ohms评级通常适合在大电流流中产生较小的功率损耗。电阻的瓦数会更低,尺寸会更小,有助于更小的PCB面积。

但是,并联电阻的功率损耗也可以用PCR值电阻的。PCR代表电阻功率系数(ppm /瓦特),并描述了不同值电阻的不同功耗值。

并联电阻公差

由于电子学中没有什么是理想的,分流电阻也不例外。因此,并联电阻的容差是影响并联电阻性能的一个重要参数并联电阻的感应精度.正常的一般的电阻要有10%、5%甚至1%的容差。因此,一个额定值为10欧姆且有10%公差的电阻器的值将从9欧姆到11欧姆。在正常操作期间,由于环境温度和其他附加依赖项,该值会发生变化。

然而,在大多数应用中,电阻公差并不重要,但对于应用程序输出高度依赖于感知值的应用程序,公差成为需要考虑的关键参数。

并联电阻公差范围从1%到0.1%,然而,所要求的精度完全取决于应用要求,电阻需要根据该参数进行选择。

并联电阻温度系数

电阻的TCR或Temperature (ppm)/°C)是决定电阻随电阻器温度变化而变化的参数。它是并联电阻应用中的一个基本参数,而对于通用电阻来说它并不重要。对于普通的1%电阻器,不难找出每摄氏度额定值为数千ppm,但对于分流电阻器,它需要非常低,因为由于大电流流动,电阻并联电阻的功耗可能会更大,这将增加电阻的温度.由于电阻器温度的升高,电阻器的值可能会改变,并可能提供错误的读数。

TCR值取决于用作电阻器元件的材料,取决于公差和额定功率以及电阻器的物理尺寸。有多种并联电阻可用,使用非常低的TCR值,由于金属箔元件用作电阻材料。

金属箔电阻

上面的图片是一个金属箔为基础的树脂从VISHAY箔电阻的存储部件号Y14880R00100D9R。

在设计中放置分流电阻

并联电阻的放置可以有两种类型,高侧放置和低侧放置。在高侧放置时,分流电阻被放置在负载的高侧(正轨)。

并联电阻的放置

这种分流装置被广泛使用,通常需要差分放大器来感知流过电阻的实际电流。在低侧放置时,分流电阻被放置在负载的低侧(接地或负轨)。

并联电阻电路

然而,这样的布置会抵消负载接地,往往会使判断负载的短路情况变得困难。

无论是并联电阻的位置,一如既往,它将诱导电压降通过并联电阻,可用于感知电流流过负载,以及通过电阻。

如何选择应用的并联电阻

由于分流电阻器提出了不同类型的参数,适用于特定类型的应用(取决于电流、额定电压、应用要求),因此根据所需的应用类型选择分流电阻器是很重要的。如果您正在寻找快速测试,您还会找到一个预先构建的分流电阻模块,如INA219并联电阻模块

因此,第一步选择一个分流电阻是很重要的了解应用程序的类型.特别是对于电流放大器或ADC,它支持多少输入电压最大输入电压,是决定分流电阻值的重要因素。由于输出电压' V '取决于通过值为' R '的分流电阻' I '的电流流量,分流电阻由V = I x R组成。因此,可以根据电流流量和感应电路的最大输入电压来选择分流电阻器的值。尽量选择以毫姆额定值为单位的电阻值。

第二步就是要知道分流电阻的额定功率.在第一步中,分流电阻的值已经选定,并且已知最大电流流量,重要的是要使用公式P = I知道它将消耗多少功率2R.因此,该值越小,功耗越低。根据功耗的不同,例如,一个额定值为50毫欧姆的电阻器将通过最大2A的电流,功率将消耗22x 0.05欧姆= 0.2瓦。分流电阻器使用超过额定功率更安全。因此,为了安全起见,可以使用至少0.375瓦的电阻,而不是0.25瓦的分流电阻。

第三步就是要知道要求公差和包装对于分流电阻。小于1%公差的分流电阻是很好的选择。但如果应用要求更多的额外精度,也可以使用0.5%至0.1%公差分流电阻。在选择了值、额定功率和公差后,重要的是要使用易于焊接的适当封装,以及较小的PCB区域的尺寸。尝试选择TCR值非常低的电阻器,低于100ppm /°C。

电流感应分流电阻参考设计-案例研究

这是一个实际的例子基于MPPT的太阳能充电控制器电路的分流电阻选择.下面的电路使用LT3652,线性技术(模拟设备)的MPPT充电控制器。然而,如果我们仔细观察,将通过这个电路充电的电池就是负载。

电流感应分流电阻设计

负载通过并联电阻R6连接。R6将决定充电电流,这意味着在任何情况下,当V = I x R时,R6的压降将保持恒定。R将是恒定的,V将是恒定的,驱动器将改变充电电流。

要选择分流电阻,将需要以下东西-

  1. 驱动IC LT3652使用的恒定电压
  2. 需要通过电阻器传递到电池的最大充电电流。
  3. 因为它是一个电荷控制器,公差可以是1%。

根据LT3652数据表,检测引脚将使用100 mV (0.1V)检测电压,该电压将保持恒定。此外,LT3652支持的最大充电电流为2A。因此,分流电阻器的值需要R = V / I或分流电阻器的值将是0.1V / 2A = 0.05欧姆或50毫欧姆。

这个电阻的额定功率需要是P = I2R或P = 22x 0.05 = 0.2瓦特。分流电阻的闭合值为50毫欧姆,1%额定,0.25瓦。但可以使用的安全电阻瓦数不是0.25瓦,而是0.375瓦。

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