【導讀】用于測量負載電流的標準方法之一是在負載線(xiàn)中插入一個(gè)低值電阻器并感測其兩端的電壓，圖 1，然后是歐姆定律的模擬或數字實(shí)現。
用于測量負載電流的標準方法之一是在負載線(xiàn)中插入一個(gè)低值電阻器并感測其兩端的電壓，圖 1，然后是歐姆定律的模擬或數字實(shí)現。
圖 1 (a) 電流檢測電阻器可以放置在電源軌和負載之間（高側），或 (b) 負載和地之間（低側）；高端檢測更難實(shí)施，但在許多情況下具有顯著(zhù)的系統優(yōu)勢。資料：Analog Devices
與許多工程決策一樣，選擇使用什么電阻值是一種權衡。較高值的電阻器會(huì )在其端子上產(chǎn)生較高的 IR 壓降和電壓，從而簡(jiǎn)化電壓感測并提高 SNR。但是，它會(huì )降低可能流向負載的功率，并且這種耗散還會(huì )導致電阻器自熱，從而帶來(lái)漂移和可靠性問(wèn)題。
相比之下，較低值的電阻器可限度地減少這種下降，但會(huì )帶來(lái)精度和 SNR 問(wèn)題。由于輸入電壓偏移和偏置電流，以及它們隨后的與溫度相關(guān)的漂移——所有這會(huì )破壞超出允許公差的感測值。
一般來(lái)說(shuō)，使用較小值的電阻器，其相關(guān)電壓降和功率損耗較低，總體上更好，但僅在一定程度上。一個(gè)起點(diǎn)指南是確定電阻器的大小，使其在電流時(shí)壓降大約為 100 mV。對于許多應用，快速計算 V = IR 可將電流檢測電阻值置于 1 到 10 毫歐之間。然而，在低壓應用中，即使是適度的 100 mV 壓降和相關(guān)耗散，也可能超出可接受范圍。
近年來(lái)，用于讀取檢測電阻兩端電壓的精密低壓運算放大器的可用性使得亞毫歐電流檢測電阻的使用成為可能。這些運算放大器（例如 Texas Instruments TI INA185和 Analog Devices AD8417）具有超低電壓偏移和偏置電流以及低溫度系數 (tempcos)，因此使用此類(lèi)低歐姆電阻器非常實(shí)用。
然而，與幾乎所有的進(jìn)步一樣，有一系列新的考慮和擔憂(yōu)。我看到了 TT Electronics 的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)工程師 Stephen Oxley 撰寫(xiě)的一篇出色的應用說(shuō)明。他討論了如何克服使用這些低歐姆值電流檢測電阻器時(shí)固有的挑戰。
在他相對適度的長(cháng)度和高度可讀性的文章“克服使用亞毫歐 SMD 的挑戰”中，他解釋了使用這些電阻器與甚至毫歐級電阻器不同的許多方式，以及它們如何不恰當地應用以使其精度，一致性，甚至可信度都會(huì )受到損害。
該應用筆記提供了在使用亞毫歐感測電阻器時(shí)需要注意的三個(gè)方面：
如何以及為什么將這些亞毫歐芯片視為一類(lèi)單獨的組件，而不僅僅是毫歐版本的低價(jià)值版本。
如何避免元器件選擇和 PCB 布局設計中的陷阱。
在每個(gè)階段量化和化錯誤和變化的方法。
在眾多細節中，有與幾乎強制使用四線(xiàn)開(kāi)爾文連接相關(guān)的問(wèn)題，以及在何處以及如何進(jìn)行這些連接的細微差異如何影響性能；預測和適應由不同金屬連接處的熱電效應產(chǎn)生的電壓差；整個(gè)傳感組件的電流路徑和電壓傳感回路；并聯(lián)使用多個(gè)電阻器以降低凈電阻或提高額定功率的不同方法（圖 3）；當然，還有不可避免的散熱問(wèn)題。簡(jiǎn)而言之：當您的檢測電阻器本身為亞毫歐姆時(shí)，電阻器到電路的路徑和接觸電阻將成為故事的重要組成部分。
圖 3即使是并聯(lián)使用兩個(gè)電阻器的簡(jiǎn)單原理也會(huì )在使用超低值電阻器時(shí)帶來(lái)關(guān)于電流路徑的微妙布局考慮。資料：TT Electronics
我不會(huì )詳細總結這篇文章；您閱讀它更有意義。請注意，這篇文章幾乎完全是關(guān)于電阻器、材料、端接和電流路徑，幾乎沒(méi)有提到相關(guān)的電子設備——這是您必須計算誤差預算的另一個(gè)地方。
再，乍一看是一個(gè)簡(jiǎn)單而有益的選擇，實(shí)際上充滿(mǎn)了許多微妙之處，以及錯誤應用新組件的方法，從而抵消了它可能提供的任何好處。畢竟，還有什么比檢測電阻器和歐姆定律更基本的呢？
更糟糕的是，您實(shí)際上可能會(huì )得到較差的結果而自己卻不知道，并假設您的讀數準確且一致，結果卻發(fā)現信號和數據具有誤導性。它再次證明了一個(gè)事實(shí)，即任何說(shuō)“這是一個(gè)簡(jiǎn)單的轉換”或“這一切都很好”的人要么是經(jīng)驗豐富的資深工程師，要么是知識范圍的另一端。
您是否曾經(jīng)將新的設計或組件選項視為一種改進(jìn)的、有益的替代方案，后來(lái)才發(fā)現它也有令人驚訝的缺點(diǎn)？這些負面因素是您可以預料到的，并且可以通過(guò)做更多的功課來(lái)更好地評估，還是它們被深埋，有意或只是由于情況的復雜性？
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