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毫欧姆电阻在轿车电子体系中的使用

本站为您提供的毫欧姆电阻在汽车电子系统中的应用,在过去的几年间,由于小体积的高精度低阻值电阻器的实用化,以及数据采集和处理器性能的大幅度提升,已经导致传统的基于分流器的电流检测方法的技术革新,并使新的应用成为可

 

  在曩昔的几年间,因为小体积的高精度低阻值电阻器的实用化,以及数据收集和处理器功能的大幅度提高,现已导致传统的依据分流器的电流检测办法的技能革新,并使新的运用成为可能,这在十年前,是无法幻想的。

  车身电子控制体系的作业电流大多在1-100A之间,在特别状况下(例如氧传感器加热),会有短时刻200-300A的电流,车辆的发动电流乃至高达1500A。在电池和电源办理体系中,还有更极点的状况,车辆运行时继续电流为100-300A,而在停止状况,电流只要几毫安,这也需要被准确检测出来。

  基本原理

  依据欧姆定律,当被测电流流过电阻时,电阻两头的电压与电流成正比。当1W的电阻经过的电流为几百毫安时,这种规划是没有问题的。可是假设电流到达10-20A,状况就彻底不同,因为在电阻上损耗的功率(P=I2xR)就不容忽视了。咱们能够经过下降电阻阻值来下降功率损耗,但电阻两头的电压也会相应下降,所以依据取样分辨率的考虑,电阻的阻值也不允许太低。

  一般,下面的公式适用于核算电阻两头的电压:

  U=RxI+Uth+Uind +Uiext+......

  其间Uth是热电动势,Uind 是感应电压,Uiext是PCB引线上细小电流引起的压降。

  其间与电流无关的要素而导致的差错电压能够直接影响到丈量的精度,因而规划者应该了解这些要素并经过精心的电路板布局,尤其是挑选适宜的元件来下降相关的影响。

  很多种导电资料能够用来制作电阻,可是这样的元件并不太适合做电流取样。因为电阻阻值与温度,时刻,电压和频率等参数有关,R=R (T,t,P,Hz,U,A,m,p,...)。

  表1 实践的电阻功能或多或少都和它的根底资料以及出产制程有关

  


 

  抱负的电流检测电阻应该彻底与这些参数无关,当然这样的电阻是不存在的。实践的电阻特性见表1,包含温度系数TCR,长时间稳定性,热电动势,负载才能,电感和线性度,其间的部分特性由资料自身决议;部分特性由元件规划决议,还有一些参数决议于出产制程。

  早在1889年,德国Isabellenhuette公司发明晰精细电阻合金锰镍铜(Manganin),其优秀的特性奠定了精细丈量技能的根底,后来该公司又发明晰Isaohm 和 Zeranin,它们的电阻系数别离到达132mW xcm和29mW xcm,使电阻合金的宗族愈加完善,所有这些合金都极大地满意了全球对电阻资料的需求而且长时间被精细电阻厂商成功运用。

  曩昔25年,为了应对依据磁场的电流检测办法的开展,Isabellenhuette公司致力于经过对分流器电阻进行物理优化从而扩展分流器的电流检测的量程。与此同时,半导体公司现已改进了运算放大器的许多特性比方漂移,温度系数和噪声,这促进电子工程师能够在规划中选用毫欧级阻值的分流电阻,处理了大电流条件下的高功率损耗问题。但随之而来的价值是因为搅扰和热电效应等要素而引起的相关差错也大大添加,因而下降寄生电感和按捺热电动势就显得特别重要。

  温度系数

  图1 是锰镍铜合金电阻的典型温度特性曲线,温度系数TCR单位为ppm/K,在20或25℃ 时,TCR=[R(T)-R(T0)]/R(T0) &TImes;(T-T0),关于温度系数的界说,制作商标明温度的上限是必要的,举例说明在+20 -+60℃的温度范围内,丈量体系常常选用TCR为几百个ppm/K 的低阻值的厚膜电阻器,图1中赤色曲线表明TCR 为200 ppm/K的电阻器的温度特性,即便在如此小的范围内,+50℃的温度改变就足以导致阻值改变超越1%,这样的电阻是不能用于准确电流丈量的,有些丈量设备制作商乃至运用PCB走线的铜膜作为电流取样电阻,铜的TCR是4000 ppm/K(or 0.4%/K),2.5℃的温度改变就足以形成1%的差错。

  


 

  图1 锰镍铜合金电阻的典型温度特性曲线

  热电动势

  当温度细微升高或许下降时,在不同资料的接触面上会发生热电势,这种效应对低阻值电阻的影响十分重要,虽然一般状况下热电势数值十分小,但微伏级的热电势能够严峻地影响丈量成果。

  直到今日,电阻合金康铜依旧是绕线和冲压分流器(在片状资料上进行模压)的首要资料,虽然它有杰出的TCR,但其对铜的热电势高达40mV/K。例如,运用1毫欧的分流电阻检测4A电流,10℃的温差就能发生400mV的电压差,相当于丈量成果差错增大了10%。更严峻的状况是,假设考虑到电阻尺度,常常被疏忽的珀尔帖效应(PelTIer effect)能够经过接触面之间的彼此加热或降温效果,将温差增大到20℃以上(十分极点的比方是焊接部位熔化)。即便被测电路作业在稳定电流状况下,因为珀尔帖效应(PelTIer effect)而发生的温差也会导致有电压存在,显现电流是不稳定的。关断电流之后,在温差消失之前,丈量成果会显现有显着的电流存在,依据规划和阻值的不同,电流差错能有几个百分点或到达几个安培。而前面说到的精细电阻合金的热电特性和铜十分挨近,金属和金属的接触面不会发生热电压,规划者乃至能够疏忽珀尔帖效应(PelTIer effect)。比方运用一只0.3mW的电阻,发生的热电压小于1mV,在关掉100A电流的时侯,热电势发生的电流小于3mA。

  

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