利用雙焊盤檢測電阻實(shí)現(xiàn)的高精度開爾文檢測

簡介

　　電流檢測電阻有多種形狀和尺寸可供選擇，用于測量諸多汽車、功率控制和工業(yè)系統(tǒng)中的電流。使用極低值電阻（幾mΩ或以下）時(shí)，焊料的電阻將在檢測元件電阻中占據(jù)很大比例，結(jié)果大幅增加測量誤差。高精度應(yīng)用通常使用4引腳電阻和開爾文檢測技術(shù)以減少這種誤差，但是這些專用電阻卻可能十分昂貴。另外，在測量大電流時(shí)，電阻焊盤的尺寸和設(shè)計(jì)在確定檢測精度方面起著關(guān)鍵作用。本文將描述一種替代方案，該方案采用一種標(biāo)準(zhǔn)的低成本雙焊盤檢測電阻（4焊盤布局）以實(shí)現(xiàn)高精度開爾文檢測。圖1所示為用于確定五種不同布局所致誤差的測試板。

　　圖1. 檢測電阻布局測試PCB板。

　　電流檢測電阻

　　采用2512封裝的常用電流檢測電阻的電阻值最低可達(dá)0.5 mΩ，其最大功耗可能達(dá)3 W.為了展現(xiàn)最差條件下的誤差，這些試驗(yàn)采用一個(gè)0.5 mΩ、3 W電阻，其容差為1%（型號(hào)：ULRG3-2512-0M50-FLFSLT制造商：Welwyn/TTelectronics）其尺寸和標(biāo)準(zhǔn)4線封裝如圖2所示。

　　圖2. （a） ULRG3-2512-0M50-FLFSLT電阻的外形尺寸；（b） 標(biāo)準(zhǔn)4焊盤封裝。

　　傳統(tǒng)封裝

　　對(duì)于開爾文檢測，必須將標(biāo)準(zhǔn)雙線封裝焊盤進(jìn)行拆分，以便為系統(tǒng)電流和檢測電流提供獨(dú)立的路徑。圖3顯示了此類布局的一個(gè)例子。系統(tǒng)電流用紅色箭頭表示的路徑。如果使用一種簡單的雙焊盤布局，則總電阻為：

　　為了避免增加電阻，需要把電壓檢測走線正確的布局到檢測電阻焊盤處。系統(tǒng)電流將在上部焊點(diǎn)導(dǎo)致顯著的壓降，但檢測電流則會(huì)在下部焊點(diǎn)導(dǎo)致可以忽略不計(jì)的壓降。可見，這種焊盤分離方案可以消除測量中的焊點(diǎn)電阻，從而提高系統(tǒng)的總體精度。

　　圖3. 開爾文檢測。

　　優(yōu)化開爾文封裝