測量流過電路的電流可以使用各種技術來完成。最簡單和最常見的方法之一是使用專用的檢測電阻。
檢測電阻可以通過兩種方式使用。
在圖1中，左側是分流配置，其中大部分電流流過檢測電阻，已知比率流過電流表。可以計算總電路電流，因為該比率是已知電流表電阻與已知分流電阻的函數。右邊的配置描述了一個串聯檢測拓撲，其中所有電流流過一個相對低電阻的檢測電阻，一個高阻抗表測量其兩端的電壓。總電路電流很容易使用歐姆定律計算出來。
在這兩種檢測電阻拓撲中，應該清楚的是，電阻將以熱量的形式耗散一定量的功率。通過使檢測電阻盡可能小，可以最大限度地降低這種功率損耗，代價是測量電路中的噪聲更高。測量精度和功耗之間的這種平衡必須仔細平衡，以實現令人滿意的設計性能。
檢測電阻也必須根據高溫下的二階效應仔細選擇。器件本身的電阻隨溫度升高而增加，如果電阻不能充分冷卻，則必須在測量中考慮這種非理想性。同樣，隨著檢測電阻升溫，在達到特定溫度后，其可以安全耗散的總功率必須降額。仔細選擇電阻器結構、封裝尺寸和PCB布局可以減輕這種影響。
檢測電阻器應用
檢測電阻器用于各種應用，從低電流可穿戴設備到大功率電動汽車。但是，無論應用如何，都適用相同的一般原則。電阻的尺寸必須能夠提供適當的幅度和檢測范圍，并且必須徹底解決導致功耗的熱考慮因素。下圖顯示了兩種常見應用，一種用于相對高電流的多相電機驅動器，另一種用于低電流電池監視器。
在左側的電機驅動電路中，檢測電阻用于監控低側晶體管通過電機繞組各相吸收的電流。差分放大器用于測量檢測電壓，并將其饋入控制器IC中的模數轉換器（ADC）。控制器IC使用此電壓反饋來計算電機電流的大小和相位，進而控制晶體管驅動器的時序。
在右側的電池監控電路中，流入和流出鋰電池組的電流通過專用電池管理IC上的ADC進行測量。這通常用于控制電池的充電，必須按照非常特定的電流曲線進行。此外，該電阻器可用于測量離開電池的總電荷，以向上游用戶界面提供電量計讀數。
大功率檢測電阻的類型
檢測電阻以兩種不同的方式制造。第一種是基于如下所示的傳統厚膜電阻結構，其中電阻漿是絲網印刷在陶瓷基板上。燒制后，將電阻區域激光調整到特定值，然后涂覆和接觸，以實現最終的表面貼裝器件，如圖3所示。
第二種方法利用金屬合金作為電阻結構，直接焊接到接觸電極上。合金公式對于確定電阻及其熱特性至關重要。這提供了出色的功率和熱性能，但建造成本可能更高。示例如圖 4 所示。
圖4.金屬板電阻結構
除基本結構外，檢測電阻器還提供多種封裝，適用于不同的應用。如下圖所示，傳統的頂部安裝封裝提供了成本最低的選擇，但也表現出最低的額定功率。后部安裝封裝在電阻元件和底層 PCB 之間產生直接熱接觸，以提高熱性能。最后，寬終端設備使用反向縱橫比來最大化終端的表面積。由于端子提供了極好的傳熱路徑，因此這些器件提供所有檢測電阻器中最高的額定功率。
羅姆的大功率產品陣容
在考慮額定功率和電阻的性能變量時，ROHM 提供了多種設備選擇，幾乎可以滿足任何應用需求。下圖顯示了各種系列的 ROHM 分流電阻器及其性能范圍。
對于金屬合金分流電阻器，ROHM 的產品陣容可分為 PS、GM 和 PM 系列。PS專注于0.1至2毫歐范圍內的高電流、超低歐姆電阻器。GMR 適用于更大的電阻范圍，從大約 3 到 200 毫歐，并提供出色的溫度特性。PM 系列跨越最大的電阻范圍，是低功耗應用的通用設計。
對于厚膜分流電阻器，ROHM 提供 LTR100L、LTR/LHR 和 UCR 系列器件。LTR 電阻器是 1 至 4 W 的低功耗器件，具有出色的溫度特性。LTR/LHR系列進一步增強了溫度特性，同時仍針對低功耗應用空間。UCR 器件是 2W 以下設計的通用器件。
ROHM 開發并部署了許多新穎的結構和設計技術，以創造性能遠遠優于競爭對手的設備。一個例子是GMR系列電阻器的熱性能，它采用專有的觸點結構和獨特的合金，具有出色的溫度系數。與同等競爭產品相比，ROHM 器件在 3W 功耗下表面溫度降低了 57%。這直接轉化為節省空間和降低成本，因為在設計階段可以應用較低的溫度降額。
同樣，ROHM 開發了特殊的封裝技術，例如寬端子和面朝下組裝。如下圖所示，寬端子器件為接觸散熱到周圍走線創造了改進的熱路徑。這允許更高的額定功率和改進的溫度降額曲線。
檢測電阻器的關鍵要點
檢測電阻是用于監控許多電子設備中的電流的常見電路元件。ROHM 開發了材料、結構和封裝技術，為從低功耗通用設計到高電流高精度配置的任何應用創建檢測電阻器系列。考慮到總功率、總電阻和溫度系數，可以在厚膜和金屬拓撲之間進行選擇。在每個系列中，可以優化縱橫比和封裝結構，以最大限度地降低總成本和電路板面積，同時最大限度地提高性能。
審核編輯：陳陳