简记_改进低值分流电阻的焊盘，提高精度

Posted 2022-01-14 土豆19891021

本文参考ADI模拟对话文章《改进低值分流电阻的焊盘布局， 优化高电流检测精度》，文中阐述的方法，具有一定的工程意义，可供参考。

目录

1.概述 

2.双焊盘方式的缺点 

3.开尔文封装的优点 

4. 优化开尔文封装 

附：2512封装电阻的最佳封装图及建议的PCB走线布局。 

1.概述

电流检测电阻，使用极低值电阻（几 mΩ或以下）时，焊点的电阻值将在检测元件电阻中占据很大比例，结果大幅增加测量误差。

高精度应用通常使用 4 引脚电阻和开尔文检测技术以减少这种误差，但是这些专用电阻却可能十分昂贵。

本文将描述一种替代方案，该方案采用标准的低成本双焊盘检测电阻，通过改进其PCB焊盘实现高精度检测，但不会增加额外的成本。

 

2.双焊盘方式的缺点

采用 2512 封装的常用电流检测电阻的电阻值最低可达 0.5 mΩ，其最大功耗可能达 3 W。试验采用一个 0.5 mΩ、3 W电阻，其容差为 1% 。

简单的双焊盘布局，则总电阻为：电流检测电阻值+2倍的焊点电阻值，公式如下：

当采样电阻的值极小时，焊点电阻值相对采样电阻值不能忽略，就会引入较大误差。

3.开尔文封装的优点

 

                                                    图3.1 开尔文检测

如图3.1所示，把电流（采电压）检测走线正确的布局到检测电阻焊盘处。大电流将在上部焊点导致显著的压降，但下部焊点导致的压降可以忽略不计。可见，这种焊盘分离方案可以消除测量中的焊点电阻，从而提高采样的总体精度。

4.优化开尔文封装

图3.1所示布局是对标准双焊盘方案的一种显著的改进，但是， 在使用极低值电阻（0.5 mΩ或以下）时，焊盘上检测点的物理位置以及流经电阻的电流对称性的影响将变得更加显著。

通过比较五种定制封装下的压降，可以确定最佳检测布局，如图4.1所示。

 

                                         图4.1 测试 PCB 板的布局

用20A的恒定电流，通过0.5mR 2512 1%的采样电阻，检测点对（X 和 Y）位于焊盘外缘和内缘，同时监控温度，确保测试结果均在 25℃下测得。

表4-1 测得电压和误差

实验结果如下：

对比表4-1中的数据，封装 C 和 D 的误差最少，封装 C 为首选封装。

在每一种情况下，电阻外端的检测点提供的结果最准确。这表明，这些电阻是制造商根据电阻的总长度设计的。 

请注意，在未使用开尔文检测时，焊料电阻相关误差是 22%。 这相当于约 0.144 mΩ 的焊料电阻。

封装 E 展示了不对称焊盘布局的效应，应避免这种封装。

附：2512封装电阻的最佳封装图及建议的PCB走线布局。