【導讀】精密電阻又叫分流器,作為常見的電流檢測元件,具有精度高,線性度好以及溫度穩(wěn)定性高的優(yōu)點,常用于小電流直流應用,對于交流應用需要與線性光耦搭配使用。分流器由于直接串聯于電路當中,具有插入損耗與發(fā)熱問題,因此大電流應用常采用非插入型產品方案。
電流傳感器是一種電流檢測裝置,可以檢測被測電流的信息,按比例換算成符合標準的電壓或電流信號,以滿足信息的傳遞、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。
電流傳感器分類
精密電阻
又叫分流器,作為常見的電流檢測元件,具有精度高,線性度好以及溫度穩(wěn)定性高的優(yōu)點,常用于小電流直流應用,對于交流應用需要與線性光耦搭配使用。分流器由于直接串聯于電路當中,具有插入損耗與發(fā)熱問題,因此大電流應用常采用非插入型產品方案。
電流互感器
利用原副邊匝比不同來進行電流信號檢測,只能作為交流信號的檢測,具有成本低,精度高,結構簡單等優(yōu)點。
霍爾電流傳感器
霍爾效應是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖磁力作用引起的偏轉,這種偏轉導致在垂直電流和磁場的方向上產生正負電荷的積聚,從而形成橫向電場,將該電場進行信號放大處理即轉換為滿足標準的輸出所需信號。因此利用霍爾效應可以實現非接觸式電流檢測,具有無插入損耗、隔離式、檢測精度高、結構電路簡單等優(yōu)點。
開環(huán)電流傳感器
將原邊電流產生的電磁信號轉化為電壓信號,通過放大器輸出,有貼片式產品作為小電流檢測,也有模塊式作為大電流檢測。
閉環(huán)電流傳感器
在磁芯上饒副邊線圈,在原邊有電流流過時,副邊線路電流產生的補償磁通與原邊電流Ip產生的磁通大小相等,方向相反,使得磁芯中磁通總量為零?;魻柶骷洼o助電路產生的副邊補償電流準確反映了原邊電流的大小,原副邊電流大小為線圈匝比關系。
閉環(huán)電流傳感器具有精度高、線性度好、磁失調小、動態(tài)性能好等優(yōu)點,成本相對較高,功率損耗大。
磁通門電流傳感器
與霍爾電流傳感器類似,都是通過檢測氣隙中磁通大小來檢測電流信號,只是氣隙中感應元件變?yōu)榇磐ㄩT探頭。
如下為幾種常用電流傳感器對比:
磁阻電流傳感器
磁阻技術的發(fā)展,使得電流傳感器感應元件得到了進一步擴充,其中各向異性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)以及隧道磁阻(TMR)技術的發(fā)展使得電流傳感器實現更高精度、更好溫度穩(wěn)定性以及更高帶寬,目前成品主要為貼片式電流檢測產品。
物質在一定磁場下電阻改變的現象,稱為“磁阻效應”,磁性金屬和合金材料一般都有這種磁電阻現象,通常情況下,物質的電阻率在磁場中僅產生輕微的減??;在某種條件下,電阻率減小的幅度相當大,比通常磁性金屬與合金材料的磁電阻值約高10余倍,稱為“巨磁阻效應”(GMR)。
隨著GMR效應研究的深入,TMR效應開始引起人們的重視。盡管金屬多層膜可以產生很高的GMR值,但強的反鐵磁耦合效應導致飽和場很高,磁場靈敏度很小,從而限制了GMR效應的實際應用。磁隧道結(MTJ s)中兩鐵磁層間不存在或基本不存在層間耦合,只需要一個很小的外磁場即可將其中一個鐵磁層的磁化方向反向,從而實現隧穿電阻的巨大變化,故MTJs較金屬多層膜具有高得多的磁場靈敏度。同時,MTJs這種結構本身電阻率很高、能耗小、性能穩(wěn)定。因此,MTJs無論是作為讀出磁頭、各類傳感器,還是作為磁隨機存儲器(MRAM),都具有無與倫比的優(yōu)點,其應用前景十分看好,引起世界各研究小組的高度重視。
精密電阻簡介
普通電阻與精密電阻區(qū)別主要依據為阻值誤差大小、阻值大小、溫度系數大小。對1Ω(歐姆)以上阻值的電阻,與標識阻值相比±0.5%以內阻值誤差的電阻可稱為精密電阻,更高精密的可以做到0.01%精度,也就是電子工程師所說的萬分之一精度,此類電阻一般為薄膜電阻,使用此材質的電阻一般才能滿足生產工藝要求。這類阻值1Ω以上電阻的普通系列精密度在±5%以上,電子產品上最常見的就是5%精度的電阻,不屬于精密電阻范圍。
1Ω以下阻值的電阻,一般能達到±1%精密度之內,就算做精密電阻范疇了,因為阻值基數很小,就算是1%的誤差,實際的阻值誤差已經很小了。更高精密的可以做到±0.5%以內,但工藝要求,技術要求較高。
精密電阻按材料分
有金屬膜精密電阻、線繞精密電阻和金屬箔精密電阻幾類。金屬膜精密電阻的精度較高,但阻值溫度系數和分布參數指標略低;線繞精密電阻的阻值精度和溫度系數指標很高,但分布參數指標偏低;金屬箔精密電阻的精度、阻值溫度系數和分布參數各項指標都很高:精度可達10-6,溫度系數可達±0.3×10-6/℃,分布電容可低于0.5pF,分布電感可低于0.1μH。由于上述三類精密電阻器的價格隨性能而提高,所以在應用中應根據實際情況合理選用。
精密電阻的核心參數
阻值及誤差:通常為低阻來減少回路的功率損耗,其阻值精度直接影響測量精度,通常采用0.5%與1%。
溫漂系數:隨著溫度的上升,其阻值也會相應增加,即正溫度系數,此時溫漂系數也會直接疊加到測量精度誤差,因此越低的溫度系數其性能越好。
功率:即散熱能力的表現,同樣阻值狀態(tài)下,功率越大其載流能力就越大,同時與其布板或連接端子大小息息相關,外接電路散熱能力越強,對應熱阻就越低,通流能力也相應提高。
電壓測量位置也是影響精密電阻精度的因素,精密電阻通常會有本體與端子,距離本體越近其精度越高,因此對于測量精度要求高的應用可以采用4線式精密電阻。
Littelfuse精密電阻樣式
精密電阻比較:基板有陶瓷與環(huán)氧樹脂兩種,其中陶瓷具有更好的散熱能力,但是本體會更厚一些。
金屬箔與金屬片對比:兩者都可以做到高精度、低溫漂,其中金屬箔可以做到小尺寸與寬阻值范圍,金屬片可以實現更大功率。
下列為Littelfuse精密電阻系列,同時有需要也可以具體溝通客制化產品。
(來源:Littelfuse,作者:Littelfuse客戶經理Rambo Liu)
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