作者:Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH 电阻器技术支持 Bert Weiss

相比使用传感器进行电流测量的方法,使用分流器测量电流是更简单且更具成本效益的替代方案。不过,分流器是精密测量设备,需要考虑很多事项才可实现所需的测量精度。

分流器如何工作?
分流器是能够用于测量电流的低欧姆值电阻器。当测量的电流超出测量装置的范围时,总会将分流器并联连接到测量装置上,使得整个电流流过分流器并产生电压降,然后测量电压降;使用欧姆定律和已知电阻,可以通过这个电压降来计算电流(I = V/R)。为了将功率损耗 (产生的热量) 降至最低,分流器必须具有以毫欧为单位的极低电阻值。

分流器基本上适用于任何类型的电流测量,包括直流和交流电流

分流器用于电流测量的优点:

  • 分流器能够快速检测并消除故障,因而特别适合需要检测故障的安全相关应用
  • 它们还提供精确的测量结果,从而有效控制驱动器或监控电池管理系统
  • 分流器物超所值


市场上有哪些分流器?哪些适用于电流测量?
分流器具有金属薄膜和全金属型款。

金属薄膜电阻器的优点和缺点:

优点:明显更便宜

缺点:它们的温度系数性能低于全金属分流器

对比:当前的测量值因结构的性质而略有失真,这就是为什么它们仅仅是在电感不是因素时的选择。使用金属膜电阻器(分流器),使用粘胶装配到陶瓷基板上并使用激光修整将其调节到所需数值,这会产生非均匀的结构,除了现有的寄生电感外,还会产生串联电感。因此,基本形式的欧姆定律不再适用,这会使当前测量的结果失真。 在这种情况下,分流器处的电压降公式为:U = I x R - L(di/dt)。

全金属分流器的优点和缺点:

缺点:全金属分流器比金属薄膜分流器贵很多。

优点:全金属分流器提供一致的无失真测量。由于它们由均匀的电阻器材料制成,因此没有额外的电感,使其成为医疗工程或精密测量设备等高精度应用的理想选择。

优点:它们具有很高的测量精度和耐热冲击性。

优点:它们可在最高 275°C 下以高达 7W 功率运行。

优点:它们具有各种设计形状,包括比标准芯片电阻大得多的外形,温度系数远低于 100ppm/K,及非常低的电阻值(测量值为个位数的豪欧电阻值)。

哪种电阻值对于电流测量比较理想?
全金属分流器的理想电阻值相对容易确定:用最低测量电压(仍然可以获得足够精确结果的)除以测量范围的最低电流值。

四线分流器
四线分流器是全金属分流器的一种变体型款,其中电流流过两个端子,而电压则在另外两个端子上测量。可以使用内部开尔文端子确定电阻器的电压降,从而消除由此产生的测量误差。

四线分流器用于两种情况:

1. 相对于测得的电阻,线路和接触电阻相对较高,不可忽略不计。
2. 当电阻值小于 10mR 时,由于导体的电阻值也是以毫欧为单位,因此必须计算在内。

分流器的发展趋势是尺寸更小,功率更高。定制端子几何和分流器形状的型款也越来越受到追捧,至于这些定制型款是否优于标准分流器,则取决于应用。

提示:进行测试以确定哪种分流器最适合应用!由于分流电阻比其他电阻技术昂贵,因此它们已经以小批量供货,并且已经可以提供测试样品。