贴片采样电阻的那点事

一．介绍

对于电流检测的原理，目前主要有两种的检测：基于磁场的检测方法和基于分流器的检测方法。基于磁场的检测方法(以电流互感器和霍尔传感器为代表)具有良好的隔离和较低的功率损耗等优点,因此主要在驱动技术和大电流领域被电子工程师们选用,但它的缺点是体积较大,补偿特性、线性以及温度特性不理想. 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能。

采样电阻又电流检测电阻，也有人翻译为电流传感电阻器，英语翻译为current sensing resistor，采样电阻阻值一般小于1欧姆，我见过的最小阻值是0.1毫欧，常用用的有0.025欧，0.028欧,0.05欧等。原理：将采样电阻串入电路中，根据欧姆定律,当被测电流流过电阻时,电阻两端的电压与电流成正比，转换为电压型号进行测量。

二、应用场合：

1.电源管理（如电源监控）。

2.开关电源SMPS（DC-DC, 充电管理，电源适配器）。

如Linear的4100系列锂电池充电电路，采用采样电阻控制充电电流。

三、选型：

常见生产厂家：Vishay， IRC，Ohmite， Bourns, 国产的主要有国巨等。PS：电子元件技术网的选型工具也比较好用。

采样电阻都是精密电阻，精度都在1%以内，更好要求时采用0.05%，甚至0.01%，功率有0.25W，0.5W，1W等。

1. 阻值：和普通电阻一样，标准阻值为非连续。表示方法：
   1毫欧电阻可表示为: R001 = 0.001R
   25毫欧电阻可表示为: R025 = 0.025R
   100毫欧电阻可表示为: R100 = 0.1R

2.封装：常见的封装有1206/2010/2512。

3. 温度系数：

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) ×(T-T0),对于温度系数的定义,制造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,测量系统经常选用TCR为几百个ppm/K 的低阻值的厚膜电阻器,比如TCR 为200 ppm/K的电阻器的温度特性,即使在如此小的范围内,+50℃的温度变化就足以导致阻值变化超过1%。

4.热电动势

当温度轻微升高或者降低时,在不同材料的接触面上会产生热电势,这种效应对低阻值电阻的影响非常重要,尽管通常情况下热电势数值非常小,但微伏级的热电势能够严重地影响测量结果。

5. 长期稳定性

对于任何传感器来说,长期稳定性都非常重要.甚至在使用了一些年后,人们都希望还能维持早期的精度.这就意味着电阻材料在寿命周期内一定要抗腐蚀,并且合金成分不能改变。

6. 端子连接

在低阻值电阻中,端子的阻值和温度系数的影响往往是不能忽略的。在PCB layout也要注意采样电阻的走线不能太长，太细。我在使用linear LTC4100做充电管理时，第一版PCB由于忽略了这一点，走线有点长，导致充电电流无法达到我的设定值，后来查了很久才发现是这个问题。

7.低电感

在当今的很多应用中需要测量和控制高频电流,分流器的寄生电感参数也得到了大幅改善.表面贴装电阻器的特殊的低电感平面设计和合金材料的抗磁特性,金属底板,以及四引线连接都有效降低了电阻器的寄生电感.   然而,电路板上的取样端子和电阻组成了一个环状结构,为了避免其间因电流产生的磁场和外围磁场而形成的感应电压,需要特别强调要使取样的信号线形成的区域越小越好,最理想的是微带线设计。