取樣電阻(一)

在一些電子測量儀器、裝置或產(chǎn)品中,經(jīng)常有測量電路中直流電流的需要,因此研發(fā)人員開發(fā)出各種各樣的電流檢測集成電路.它是一種I/V轉(zhuǎn)換器,將測量的電流轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓,即V=kI,其中k為比例常數(shù).另外,在一些電子產(chǎn)品中要限制輸出電流,以防止有故障時(負載發(fā)生局部短路或輸出端短路、電源輸出電壓升高等)產(chǎn)生過流而造成更大損失.檢測到有過流發(fā)生時,可以控制關(guān)斷電源或負載開關(guān),或以限制的電流輸出.

圖1

圖1是一種電流檢測電路.RS是電流檢測電阻,RL是負載(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(chǎn)生一個電壓降VRS,此電壓輸入電流檢測IC,經(jīng)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).

圖2 過流保護的負載開關(guān)結(jié)構(gòu)框圖

圖2是一種帶過流保護的負載開關(guān)結(jié)構(gòu)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(guān)VI端.若內(nèi)部電流檢測電路檢測出有過流狀態(tài),輸出過流信號(電平信號)給通、斷控制電路,關(guān)斷負載開關(guān).一旦開關(guān)斷開,RS上電壓VRS=0,開關(guān)又接通,產(chǎn)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μC,使μC輸出低電平給負載開關(guān)ON端,關(guān)斷負載開關(guān).圖2中未畫出μC及μC與負載開關(guān)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(zhì)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(fā)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(guī)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.

表1 LR2512與CS1225的主要性能參數(shù)

1.RS的阻值小于10Ω

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=0.1Ω(100mΩ),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;并且在檢測電阻RS上的損耗也太大.若采用5mΩ的RS,則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10Ω的.目前已開發(fā)出超小阻值的系列,有1mΩ、0.5mΩ、及0.25mΩ系列的電流檢測電阻.

圖3 內(nèi)部電流檢測電路產(chǎn)生振蕩