图1:电流电感电阻事理图
原则上借助电阻(“R”)和相应的压降(“V”,从B到C)来丈量电流(I,从A到D)是非常大略的,但是有一些眇小的问题要承认,当电流很高而且电阻阻值为100 mΩ或者更低时我们要采取四线高阻抗开尔文感应检测法则。
因此事情并不像看上去那么大略,首先是电阻阻值的问题,一方面较大的阻值会增加电阻压降,为了提高信噪比和分辨率精度,丈量标尺也要变得更大。然而压降越大功耗就越大,可能会影响全体回路的稳定性,由于在电源和负载之间存在过多的空闲电阻,导致电阻发热量增加,因此阻值越低则效果越好。实际情形中很多设计职员会将电阻的最大压降100mV作为折中点,不管选择的电阻值是多少,发热都是一定存在的问题,尤其是存在多个放大器的电路,只管它们的电阻值很小,常日只有几毫欧姆,这是不可避免的,电流流动过程中就会产生不同程度的发热。

这是一个不容忽略的事实,第一个问题是发热会降落电阻的可靠性,频繁的开关带来的影响是最坏的。这是合理且长期存在的问题。第二个问题也是最直接的问题,发热会改变感应电阻本身的阻值,从而造成电流数值的不准确。
我们须要做些什么?除非你的电流值在毫安或微安范围内,这时发热带来的影响是很小的,可以接管,但是对付其他情形一个卖力的设计师必须采取供应商供应的TCR(电阻温度系数)数据。须要把稳的是这可能是一个迭代的过程,考虑到电阻的变革可能会影响电流(取决于驱动部分),这反过来会影响电阻的发热、影响电阻值等等!
TCR是一个不容忽略的眇小参数,它的单位是ppm/℃(每℃温度变革所引起的阻值改变了百万分之几)。1%的普通电阻的TCR系数在几千ppm/°C范围内,整体阻值的变革与电阻的材料、实际功率以及物理尺寸有关系,幸运的是供应商供应的专用精密的金属箔电阻的TCR系数非常的低。
他们能够实现这一点是由于采取了铜、锰和其他元素组成的合金材料,从而担保了很低的TCR系数。举个例子,柏恩斯CRL2010-FW-R050ELF是一款50mΩ、1%参数的器件,其TCR系数大约是±200ppm/°C,然而TCR系数较低的器件也是可用的,对付须要非常精确丈量的仪器运用,TCR系数最低的电阻也具有完全的电阻/温度特色曲线,这些曲线呈抛物线形状,取决于合金稠浊物质料,对应一个非常繁芜的打算公式。举个例子,将铜添加到合金稠浊物质猜中,只管它具有很高的TCR系数(大约4000ppm/°C),然而这样做是为了改进整体的散热效果,减少器件自身的发热量,在进行高精度剖析时必须考虑电阻的TCR系数。
当然一些运用可能不须要很高的精度,采取粗略的精度也是可以知足需求的,对付些运用采取标准的电阻就可以了,但是其他很多情形确实须要合理的同等性和精确性,电阻的发热和TCR系数会很随意马虎让当前的电流值变得极其的不正常。
因此较低TCR系数的器件该当严格确定物料清单(BOM),如果想采取低本钱TCR系数较高的器件该当要经由设计团队的剖析和容许后才可以。如果在系统中利用了一系列缺点的电流值——比如电动汽车(EV)、稠浊电动汽车(HEV)(集成了大容量的电池组)、光伏阵列(PV)和电动发动机——可能会产生一系列无法阐明的非常缺点,造成的后果是性能和效率都不合格,乃至有潜在的危险发生。