1、高精度電流檢測電阻作者：北京航空航天大學 方佩敏關鍵詞：電流，精密電流檢測電阻，集成電路摘要：本文介紹了 VISHAY公司的一些產品，它們都是精密電流檢測電阻。在一些電子測量儀器、裝置或產品中，經常有測量電路中直流電流的需要，因此研發人員開發出各種各樣的電流檢測集成電路。它是一種I/V轉換器，將測量的電流轉換成相應的電壓，即V=kI，其中k為比例常數。另外，在一些電子產品中要限制輸出電流，以防止有故障時（負載發生局部短路或輸出端短路、電源輸出電壓升高等）產生過流而造成更大損失。檢測到有過流發生時，可以控制關斷電源或負載開關，或以限制的電流輸出。圖1是一種電流檢測電路。RS是電流檢測電阻，RL是

2、負載（通常為直流電機、電磁閥或加熱器等）。當電流流過電流檢測電阻時產生一個電壓降VRS，此電壓輸入電流檢測IC，經放大器放大后輸出與電流 I成比例的電壓 V。為減小在 RS上的電壓降VR，檢測電阻一般取 很小阻值（幾毫歐到幾百毫歐）。T1I "I謙法過悄輸 電檢最減時出鬻T圖2過流保護的負載開關結構框圖 圖2是一種帶過流保護的負載開關結構框圖，圖 2中，RL是負載，RS是電流檢測電阻。流 過RS的電壓降VRS與電流I成比例，此電壓VRS輸入負載開關 VI端。若內部電流檢測電 路檢測出有過流狀態，輸出過流信號（電平信號）給通、斷控制電路，關斷負載開關。一旦開關斷開，RS上電壓VRS=O

3、,開關又接通，產生振蕩，如圖3所示。輸出電流將小于限制電流。更好的辦法是通過 FLAG端輸出過流信號給使Q輸出低電平給負載開關 ON端，關斷負載開關。圖 2中未畫出憶及C與負載開關的連線。從圖1及圖2可看出：無論電流測量或電流限制控制電路都需要外接電流檢測電阻RS。RS的選擇是否正確及 RS的質量好壞，對電流測量精度有很大的影響。電流檢測電阻的要求及特點電流檢測電阻是隨電流測量、電流控制的要求開發出來的一種特殊電阻。電流的測量范圍很廣，從幾毫安到幾十安；測量的精度要求不同，電流檢測電阻也有不同的規格以滿足不同的 需要。本文主要介紹高精度電流檢測電阻，其主要要求及特點如下。2-200b Q31(

4、2-2i(>10-200mQ)爲大檢測電說18A33A±0. 1%±Q. 1%± 15ppm/C± ISppQ!? (工惟況度施國二55C-1251C0. 09g0.29g表1 CSM2512與CSM3637的主要性能參數1. RS的阻值小于10?為減少在RS上的電壓降及減小在 RS上的功率損耗，RS的阻值要求小。一般在大電流測量 時（幾安到幾十安）要采用毫歐級的RS。例如，檢測電流為 12A，若RS=0.1? （100m?）,則在RS上的壓降VRS=1.2V，其功耗為14.4W。如果電源電壓為 12V，則在負載上的工作 電壓已降到10.8V ;并

5、且在檢測電阻 RS上的損耗也太大。若采用 5m?的RS,貝U RS上的 壓降減小到0.075V，其功耗減少為0.72W。測量電流小時（如幾十毫安到幾百毫安），RS值可取零點幾歐姆到幾歐姆。所以電流檢測電阻 RS的阻值是小于10?的。目前已開發出超小阻值的系列，有 1m?、0.5m?、及0.3m?系列的電流檢測電阻。I圖3內部電流檢測電路產生振蕩2. 四引線結構當電流檢測電阻值已小到幾毫歐時，其引線的電阻造成的誤差則不能忽略，為此開發出四引線結構，如圖4所示。接近電阻根部的兩引線為測量VRS端，另兩根引線為電流的通路。在電阻根部測量 RS上的電壓（消除了引線電阻的測量誤差）是精密測量方法，也稱為

6、凱爾 文（ Kelvin ）測量法。圖4四引線結構3. RS的允差要求小為保證電流測量的精度， RS的允差要求小。一般精密電阻的允差可達 土 0.01%但電流檢測 電阻值很小時（如 RS=2m?），其允差達不到 土0.01%目前其允差可做到 土0.1% 一般允差 為土0.1% 土 1% RS的阻值 苑m?時，可達到土0.05%+7or壞境溫度（V）圖5 70 C時降功耗使用4溫度系數（TCR）要求小在測量大電流時，RS的功耗可達1W以上，自身會發熱，若 Rs自身溫度系數大，則電阻值 發生變化而引起測量誤差。另外，環境溫度TA也會影響Rs的阻值變化，所以要求RS的溫度系數小。目前典型的電流檢測電

7、阻的TCR為 ±2土 15X 10-6/ （在TA=060C時，RSV 1?）。除要求其TCR小外，還要求有長期穩定性。nfiUAE aAND |A»RINTIMCi nCSMB 91MHEHWM9CVWW 0|EMHM.JMkCSM It LAND MHEmCSWHfT UkND MTT¥RH圖6 CSM系列外形圖5. 額定功率大13W，某些功率電流檢測電阻在加散熱片的條為滿足大電流的測量，其額定功率一般為 件下可達10W （允許測更大的電流）。DIMENBIONB - TOLEHANCEV t1 0.214 * ± 0X11 ± OJBHI

8、KMk.< AvTA1日*aocmoKPE$ 訂aXNi apLMl事軻ft斗LANO PAFTERM EMMGN1IOHS TOLKJbNCEft i 0uC03| O.OT«iHOQ«lto44I1一【«i»aiIk 4>1rHit.iNliiai表2 RS的外廓尺寸及焊盤尺寸-允差6. 允許環境溫度（TA ）寬電流檢測電阻的工作溫度范圍寬，一般為 -55+125 C。有一些可達150C。但大部分RS在 25C后要降功耗使用，個別的 RS可在70C后才降功耗使用。例如，某電流檢測電阻在25C時的額定功耗為 1W，在100 C的工作溫度時，

9、其允許的功耗已降到50%即0.5W;若在表3幾種典型的電流檢測電阻7. 熱電動勢要小典型值為0.05 pV/C。典型的電流檢測電阻電流檢測電阻的生產廠家很多，同一生產廠家也會生產出幾種或幾十種不同的電流檢測電阻（如不同的電流測量范圍、不同的精度、不同的封裝等）。這里介紹VISHAY公司的高精電流檢測電阻CSM系列，它們是 CSM2512及CSM3637及一些同類產品。1.主要特點CSM系列高精度電流檢測電阻的主要特點: 溫度系數最大值為 土 15 X 10-6/ ; 額定功率為13W; 阻值允差土 0.1% 阻值范圍2200m?; 最大檢測電流可達 38A ; 貼片式元件（SMD ）; 四端精密凱爾文結構，提高測量精度； 有無鉛產品； 工作溫度范圍-55+125 C。2主要性能參數CSM2512與CSM3637的主要性能參數如表 1所示。在工作溫度（環境溫度 TA下）大于70C時，要降功耗使用，如圖 5所示。 3尺寸及焊盤尺寸該系列電流檢測電阻的外廓尺寸及焊盤尺寸如表2所示，外形如圖6所示。表4電流檢測電阻的應用其他同類產品簡介這里再介紹一些其他同類產品，這都是 VISHAY公司的產品，它們都是精密電流檢測電阻