Technical article
A电阻器通入电流后,根据欧姆定律,在电阻器的两端将会产生电压。用这一电压值除以电阻值,即为通过电阻器的电流值。使用电阻器检测电流时,并不是直接测量电流值,而是通过测量通过电阻器的电流的压降,来检测流经电阻器的电流值。
增大电流通过时的压降,电阻器的功耗将会增大。特别是在检测大电流时,电阻器的功耗增大,会产生电阻器发热过大的问题。因此,要使用尽可能小的电阻值进行检测,压降过小时,使用前要通过差动增压电路放大检测电压。
A需要检测电路中电流的用途可分为以下3种:
■过电流保护
■电流控制
■电源管理
■过电流检测:当电路出现故障和过载状态等导致电流超出正常范围时,需要停止电路操作以确保安全。检测电流,当电流超过一定值时判定为异常。
■电流控制:为了驱动电机旋转,三相电机需要正确控制通过各相的电流的相位和时间等。因此,要检测通过各相的电流并反馈给控制电路。
■电流管理:以二次电池驱动的手提设备为对象,通过检测通过二次电池的电流和电压来掌握二次电池的余量并对电路操作进行最佳控制,以延长使用时间。为管理电源而随时监视电流值。
表4 电流检测用低阻值电阻器的用途 | |||
操作示例 | 使用例 | ||
过电流检测 | 当电路故障等导致通过电路的电流过大时,停止电路操作以确保安全。 | ・电源电路的过电流保护 | |
电流控制 | 检测通过的电流并反馈给控制电路,对通过电路的电流值、时间、相位等进行控制。 | ・DC-DC换流器 | |
电流管理 | 通过实时检测手提设备等配备的二次电池的充放电电流值,检测二次电池的余量并优化电源电路操作。 | ・笔记本电脑、手机等二次电池驱动设备的电流管理 |
A一般使用电流通过时的压降为50mV~数百mV的电阻值。因此,电流检测用低阻值电阻器使用数Ω以下的极小电阻值。 所用电阻器的种类因需要检测的电流值而异。
图12为表面贴装型电流检测用低阻值电阻器的种类与电阻值范围。检测数十A的大电流时需要数mΩ的极小电阻值,因此,以小电阻值见长的金属板型和金属箔型低阻值电阻器比较常用。
而小电流是通过数百mΩ~数Ω的较大电阻值进行检测,使用金属膜型和厚膜型低阻值电阻器。
A检测大电流的低阻值电阻器使用数mΩ的极小电阻值,为正确检测电流,请对
■电压检测用图案的引出方法
■低阻值电阻器的电感
加以注意。
■电压检测用图案的引出方法
对电流通过电阻器时的压降进行检测,需要从电阻器的两端引出用于检测电压的图案。
理想的图案如图13所示,从电阻器电极焊盘的内侧中心引出。电路基板的铜箔图案也具备微小的电阻值,需要避免铜箔图案的电阻值所造成的压降的影响。
从电极焊盘的侧面引出电压检测图案,检测对象将是低阻值电阻器电阻值加上铜箔图案电阻值的压降,无法正确地检测电流。
■低阻值电阻器的电感
就像在Q11的电阻器频率特性中介绍的一样,电阻值小会受到电阻器电感因素的影响。尽管直流电流不受影响,但对于锯齿波等高频率的交流电流,将无法正确地进行检测。
如图14所示,交流电流通过时,电阻器的压降是电阻值所对应的压降值与电感值所对应的压降值的总和。
因此,在检测大电流时,需要使用电感值尽可能小的低阻值电阻器。
A电流检测用低阻值电阻器有4端子型,是具备用于检测电压的电压检测端子和用于流通电流的电流端子,具有4端子结构的电流检测用低阻值电阻器。图15为4端子型电流检测用低阻值电阻器的示例。4端子的优点是具备电压检测端子,能消除Q16中介绍的引出电压检测图案所造成的检测值误差,从而更正确地检测电流。
缺点是除了用于检测电流的电阻,由于结构原因,电压检测端子与电流端子之间也会形成电阻,与2端子结构相比,总电阻值偏大。因此,与2端子结构相比,通过相同电流时的功耗较大,电阻器的发热也会增大。对于检测大电流使用的数mΩ的电阻值,电压检测端子与电流端子之间的电阻所造成的影响会增大,从而导致无谓消耗的功耗增多。