采样电阻的特点、作用、原理、应用
ARM与嵌入式 2024-09-06

前言

采样电阻分为电流采样和电压采样。

电流采样串联电阻值小的电阻,电压采样并联电阻值大的电阻。

而采样电阻有很多种称法如电流检测电阻,电流感测电阻,取样电阻,电流感应电阻等等。那么问题来了,采样电阻的特点、作用、原理、应用又是什么?


本文带大家深入了解采样电阻

特点

高功率

因为是合金材质,所以功率在同体积,同阻值的情况下,功率都会比普通低阻高出一倍,如:2512普通低阻是1W的功率,合金电阻的功率就是2W,3W。

低阻值

最低可以做到0.0001R等。

高可靠性

合金采样电阻的温度系数一般是在75ppm及50ppm以内,普通低阻的温度系数一般在200ppm及200ppm以上。

释义:采样电阻一般根据具体线路板的要求分为插件电阻、合金电阻、取样电阻;特点:电阻值低、高功率、精度高、高可靠性等;一般电阻值精度在±1%以内,更高要求的用途采用0.01%精密电阻。国内工厂生产的大部分插件电阻都是由康铜和锰铜制成的。

然而,大多数用户更需要贴片的高精度电阻来实现采样功能。这是为了满足产品小型化产品生产的自动化要求。如低温系数、高精度、超低电阻值能满足用户要求,当然一般制造商在国内很少。

作用

此外这种采样电阻是根据产品使用的功能划分的电阻。采样电阻的功能是参考,常用于反馈电路,以稳定电源电路为例,为了使输出电压保持一定状态,必须参考输出电压的一部分电压(常用采样电阻的形式)。如果输出高,输入端会自动降低电压,降低输出;如果输出低,输入端会自动升高电压,提高输出。一般用于电源产品、电子、数字和机电产品的电源部分,功能强大。采样电阻经常出现在许多电子产品中。

采样原理

采样电阻是一种限流元件,导体对电流的阻碍作用大,采样电阻原理的话,我们便说其采样电阻大,反之,称其采样电阻小。但是采样电阻并不会因为导体上没有电流通过而消失,采样电阻是一个导体的固有属性,即便导体上没有电流流过,其采样电阻也是存在的。

应用

采样电阻应用场合:电源管理(如电源监控)。开关电源SMPS(DC-DC, 充电管理,电源适配器)。如Linear的4100系列锂电池充电电路,采用采样电阻控制充电电流。

注意事项

采样电阻热电动势,当温度轻微升高或者降低时,在不同材料的接触面上会产生热电势,这种效应对低阻值电阻的影响非常重要,尽管通常情况下热电势数值非常小,但微伏级的热电势能够严重地影响测量结果。

长期稳定性:对于任何传感器来说,长期稳定性都非常重要。甚至在使用了一些年后,人们都希望还能维持早期的精度。这就意味着电阻材料在寿命周期内一定要抗腐蚀,并且合金成分不能改变。端子连接:在低阻值电阻中,端子的阻值和温度系数的影响往往是不能忽略的。在PCB layout也要注意采样电阻的走线不能太长,太细。

选用原则

一般采样电阻的电阻值在1欧姆以下,属于毫欧级无感应电阻,但有些电阻,有采样电压等要求,必须选择大电阻值电阻,但电阻基数大,误差大。在这种情况下,需要选择高精度的无感应电阻(可达到0.01%精度,即万分之一精度),使取样数据非常可靠。贴片的超低电阻值电阻(0.0005欧姆、2毫欧、3毫欧、10毫欧等)、贴片合金电阻、大功率电阻(20W、30W、35W、50W、100W)等产品,温度系数为正负5PPM。

需要注意的参数

尺寸

0201、0402、0603、0805、1206、2512、2725、2728、4527等,随着产品的高性能低功耗的发展,移动设备对采样电阻的需求不断增大,且日益需求逐渐小型化,目前采样电阻最小尺寸可以做到0201、0402、注意应用于手机,穿戴设备以及部分模块产品上。

阻值

一般采样电阻都会集中在1R以下。

功率

采样电阻要进行精准的电流采样,特别是现在对充电速度要求高的产品。采样电阻的常规功率有:0.33W、0.5W、0.75W、1W、1.5W、2W、3W、4W、5W、10W等。

精度

采样电阻的精度一般为1%与0.5%,但是也有部分要求不高的产品会使用5%的。

温度系数

这个也是产品温度性的最关键因素,每个尺寸,每个阻值都会有所不同,但是一般都会在50ppm左右,特殊品除外。

材质

采样电阻的材质主要有:锰铜合金,康铜合金,镍铜合金,镍铬合金,卡玛合金,铁铬铝合金等等,目前生产最多,稳定性平稳及性价比高的是锰铜合金与铁铬铝合金,铁铬铝合金。


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