Высокоточные измерения тока: новые низкоомные резисторы от KOA Speer
Если вам нужна высокая точность в ваших текущих измерениях, вам также нужна высокая точность в вашем резисторе тока.
Несмотря на удивительные достижения во многих аспектах электроники, доминирующий подход к измерению тока по-прежнему основывается, насколько я могу судить, на использовании резистора с токовым датчиком. Резистор идет последовательно с измеряемым током, результирующее падение напряжения пропорционально току, вы измеряете напряжение, вы делите на сопротивление, и все готово. Это концептуально простая техника, но детали могут быть неприятными.
«Эффект наблюдателя» говорит нам, что любое измерение изменяет состояние измеряемой вещи. Изменение может быть незначительным или даже необнаружимым, но оно всегда есть. Таким образом, мы знаем, что любой способ измерения любой величины в цепи будет иметь некоторое влияние на состояние схемы. Тем не менее, природа электричества такова, что мы можем часто измерять напряжение без существенного изменения остальной части схемы. Этот «удобный для измерения» характер разности потенциалов делает текущие измерения еще хуже.
Торговый
Дело в том, что использование токового резистора является инвазивным методом. Вы намеренно добавляете сопротивление, когда раньше у вас был только дирижер. Конечно, вы можете сделать сопротивление очень маленьким, но это ситуация с уменьшающейся отдачей: Да, более низкое сопротивление лучше (до точки), потому что у вас меньше энергии впустую, а резистор более близко напоминает эффект провода или печатной платы след. Но все дело здесь в том, чтобы генерировать напряжение, которое можно измерить и преобразовать в ток. Это напряжение подается на усилитель, а усилители имеют фиксированные ошибки, т. Е. Ошибки, которые не зависят от амплитуды входного сигнала. Таким образом, меньшее чувствительное сопротивление означает более низкое напряжение, что означает более низкое отношение сигнал / шум, что означает меньшую точность измерения тока.
Не забудьте рассмотреть решения, требующие меньших усилий, такие как INA250 от Texas Instruments. У него уже есть резистор с чувством и, вероятно, работает лучше всего, что я мог бы спроектировать. Диаграмма взята из таблицы данных
Как всегда, все зависит от ваших требований и ограничений. Вы можете комбинировать резистор с очень низким значением (скажем, 1 мОм или менее) с высокоточным усилителем и заканчивать сказочными измерениями тока и минимальным воздействием на исходную схему. Но вы можете обнаружить, что схема с токовым значением стоит больше, чем остальная часть вашего устройства, или вы можете портить схему печатной платы и тем самым понизить свою точность от «сказочных» до, скажем, «выше среднего».
Вклад KOA Speer
Мой инстинкт подсказывает мне, что 1 мОм является немного экстремальным для большинства приложений, и это отражается в диапазоне сопротивления серии UR73V2A от KOA Speer от токовых датчиков, которые доступны от 10 мОм до 100 мОм. Мощность составляет 0, 5 Вт, а упаковка - 0805.
Нам часто не нужно беспокоиться о рассеивании мощности с помощью резисторов с очень низким значением, но на всякий случай, если вы измеряете высокие токи, не забудьте свести на нет. Сюжет сделан из этого описания
Я думаю, мы все понимаем, что точность важна, когда вы выбираете резистор тока: вы определяете ток, основанный на сопротивлении; если сопротивление в вашем расчете отличается от фактического сопротивления, у вас есть ошибка. Но нужно помнить еще и о температурном коэффициенте.
Как и все остальное в цепи, сопротивление зависит от температуры. Это означает, что если ваш расчет использует одно значение для сопротивления текущего значения, он всегда будет по крайней мере немного неправильным, если ваше устройство не предназначено для работы только в температурной камере. Самый простой способ уменьшить эту ошибку - выбрать резистор с низким температурным коэффициентом. Серия UR73V2A имеет температурный коэффициент до ± 75 ppm / ° C. Части на миллион штук могут отвлекать, так что давайте возьмем пример.
Ваше устройство сидит рядом с духовкой, которая теперь активно выпекает французский хлеб, а рабочая температура постепенно увеличивается на 20 ° C. Это соответствует 75 ppm / ° C × 20 ° C = 1500 ppm и (1500 ppm) / 10 6 = 0, 15%. Это более высокое сопротивление создаст более высокое падение напряжения, но ваш код по-прежнему использует исходное сопротивление, поэтому ваш расчет даст ток, который на 0, 15% выше фактического тока. Я не знаю, каковы ваши требования, но я предполагаю, что большинство приложений могут справиться с такой ошибкой.
Если у вас есть какой-либо опыт для обмена мнениями относительно правильного выбора резисторов тока, не стесняйтесь оставлять заметку в разделе комментариев ниже.