在许多电子和电力应用中,检测电流是一件重要的事情。因此,电流检测对于任何应用程序的监控和控制都是经常必要的。根据应用类型,有不同类型的电流传感器,可使用特殊的电流传感方法来检测或测量电流。在任何应用中,用于检测电流的最常用的解决方案都可以使用电流感测电阻器,即分流电阻器本文详细阐述了并联电阻器的工作原理和应用。


什么是分流电阻器?

分流电阻器定义:一种用于创建电阻较小的路径以允许大部分电流在电路中流动的设备。这种电阻器简单地用TCR较小的材料设计,TCR也被称为低温电阻系数。

Shunt Resistor
分流电阻器

这些电阻器通常用于电流表,也被称为电流测量装置。在这些设备中,分流电阻的连接可以并联进行,而电流表则简单地串联连接到电路或设备。这个分流电阻器符号如下所示。

Shunt Resistor Symbol
分流电阻器符号

如何制作分流电阻器?

该电阻器的设计可以通过使用非常细的铜线来完成,但该电阻器的尺寸和长度主要取决于所需的电阻。这个电阻器的电阻将决定电流表的量程。

如果我们使用直径为2.59毫米或10 AWG的铜线,那么每1000英尺铜线的电阻为0.9987欧姆。因此,这个电阻可能会根据铜线的质量而变化。因此,在使用之前,请检查电阻。

要测量特定分流电阻器值所需的导线长度,请执行以下操作分流电阻器公式可以使用。

导线长度=所需分流电阻/每1000英尺的电阻

例如,如果您需要一个0.5 mΩ的分流器,并使用10 AWG铜线,则将上述值代入上述方程中。

电线长度-=0.5/0.9987=0.5英尺

分流电阻器是如何工作的?

该电阻器的工作可以通过为电流提供电阻较小的路径来完成。该电阻器的电阻较小,并与电流测量装置(如安培计)并联。当电阻和电压已知时,该电阻器通过使用欧姆定律来测量电流。

Shunt Resistor Circuit
分流电阻器电路

因此,如果我们测量电阻器两端的电压,我们可以通过使用以下欧姆定律方程来测量流经整个设备的电流。

I=V/R

如何测量通过并联电阻器的电流?

考虑一个具有“Rm”电阻的安培计,它只能测量小电流“Im”。像“Rs”这样的分流电阻器与电流表并联,以扩大其范围。

在上述电路图中,其中“Rs”是分流电阻,“is”是分流电流,“I”是待测量电路或总负载内的电流。

通过电源提供的整个电流用“I”表示,并分为两个通道。根据KCL或基尔霍夫的现行定律。

I=是+Ia

Is=I-Ia

哪里

“Is”是整个Rs电阻的电流。

“Ia”是整个Rs电阻的电流。

像“Rs”这样的分流电阻器简单地与“Rm”电阻器并联。因此,这两个电阻器之间的电压降是相等的。

Vs=Va

是Rs=IaRa

我们知道Is=I-Ia

(I-Ia)Rs=Ia-Ra

IRs IaRs=IaRa

IRs=IaRa+IaRs

IRs=Ia(Ra+Rs)

I/Ia=(Ra+Rs)/Rs

N=1+Ra/Rs

其中,‘N’是待测量的整个电流(I)与满刻度电流偏转的比率,‘Im’称为分流器的倍增功率。

这个电阻器用于电流表中测量大电流,因此它只需并联到电流表电路。这个电流表是电流感应装置。因此,可以通过电流表的指针来确定电路内的电流方向。

并联电阻器的类型

分流电阻器根据所用材料分为碳、陶瓷、金属合金和绕线分流电阻器四种。

  • 碳分流电阻器简单地设计为通过树脂粘合剂将精细接地的绝缘材料和碳材料相结合。
  • 陶瓷分流电阻器是由高温、固体、电阻、陶瓷材料通过结合金属触点设计的。
  • 金属合金分流电阻器包括至少两个或两个以上的金属元件。
  • 线绕分流电阻器是用陶瓷棒上的细绕组线设计的。

其他类型的分流电阻器主要包括直流、高功率低欧姆、高功率型和隔离型。

直流分流电阻器

直流分流电阻器是一种专门的电阻器,主要用于测量高电流。该电阻器与不同的重负载串联,如加热器、直流电机、电镀槽、电池充电器和熔炉线。

DC Current Shunt Resistor
直流分流电阻器

这种类型的电阻器主要设计用于将毫伏输出传输到仪表或其他仪器,这些仪器与整个分流器的电流成比例。

高功率分流电阻器

大功率分流电阻器主要采用焊接在镀锡铜端子上的金属合金元件设计。这些电阻器适用于不同的应用,如电池管理系统、混合动力和电动汽车上的电流传感、电源模块、工业、变频器、分压、焊接设备内的电流传感和母线。

High Power Shunt Resistor
高功率分流电阻器

高功率低欧姆并联电阻器

通过提高工业设备和汽车系统等功率要求,高功率低欧姆分流电阻器用于不同应用中的电流检测。基于电流检测的应用中的分流电阻器通常用于检测过电流情况,否则会检测剩余的电池电量。

High Power Low Ohmic Shunt Resistor
高功率低欧姆并联电阻器

并联电阻器参数

该电阻器的参数主要包括电阻和额定功率、公差和温度系数。

电阻和额定功率

对于分流电阻器来说,电阻器值是一个重要参数,因为这个值将决定在整个电流流中下降多少电压。因此,这个值可以简单地从电流感测放大器的角度来确定。根据该放大器的最高电流和最高输入电压,可以选择电阻器值。但是,这个电阻器的额定功率将受到更大的值的影响,并增强散热。

在上面显示的电流感测电阻器电路中,我们可以观察电阻器是如何连接在载流通道中的,以及如何通过电流感测放大器测量电阻器两端的电压降。

分流电阻器的功耗可以通过以下公式简单地确定

功率耗散(Pd)=V x I

在上面的方程中,“V”是电压,“I”是电流

由于电阻器两端的电压降可以通过欧姆定律来确定。,则可以通过以下公式来确定该电阻器的功耗。

功率耗散(Pd)=I^2R

因此,电阻值较小的电阻器可以产生较低的热量,并否决使用额外的散热器。

通常,该电阻器的多欧姆额定值通常是合适的,并且在最大电流下产生低功耗。

该电阻器的功耗也可以通过电阻器的PCR(功率电阻系数)值来识别,并区分不同电阻器值的不同功耗值。

容忍

这个分流电阻器的公差是电阻器检测精度的另一个重要参数。通常,正常电阻器包括不同的公差,如5%、10%或甚至1%。因此,包括10%公差的10欧姆电阻器将包括9至11欧姆的电阻值。

然而,大多数应用中的电阻器公差不会考虑太多,但只有在应用的输出极为依赖于检测值的情况下才会考虑;公差将成为一个需要考虑的重要参数。

该电阻器的公差值范围为1%至0.1%,但是,需要多少精度完全取决于应用的要求&电阻器需要根据该参数进行选择。

温度系数

分流电阻器的温度系数或TCR是另一个参数,用于确定通过改变电阻器的温度会改变多少电阻。

在电阻器的任何应用中,它都是一个非常重要的参数。对于正常的1%电阻器,不难发现1000s的ppm/o摄氏度额定值,然而,由于电流的最大流量,电阻器的额定值需要非常低,电阻器的功耗可能更大&这将提高电阻器的温度。

由于电阻器的温度升高,电阻器值可能会发生变化&可能会提供包括误差在内的读数。温度系数值主要取决于电阻元件,如电阻的容差、功率和物理尺寸。有不同类型的分流电阻器可使用非常低的TCR值,因为在这些电阻器中,金属箔元件被用作电阻器的材料。

优势

这个分流电阻器的优点包括以下内容。

  • 这个电阻器保护电路不受过电压的影响,因为当高电流通过电路时,它会被损坏。因此,电阻器中的最大电流将激活保险丝
  • 它是用来防止噪音的。
  • 这种电阻器的电流感测方法实现起来非常简单。
  • 它可以用于交流和直流测量。

缺点

这个分流电阻器的缺点包括以下内容。

  • 它不需要任何电流隔离。
  • 可能会出现电压下降。
  • 此电阻器内可能会出现功耗。

应用

这个分流电阻器的应用包括以下内容。

  • 该电阻器用于通过测量电阻器两端的电压降来测量交流或直流电流。
  • 这些电阻器通常用于电流测量设备,如电流表。
  • 每当测量电流超过测量设备范围时,都会使用此电阻器,然后将其与测量设备并联
  • 它用于避免设备中存在缺陷的组件。
  • 电路中使用分流电阻器和电容器来避免高频噪声问题。
  • 这些电阻器主要用于过载保护控制电路。

因此,这一切都是关于分流电阻器、工作、参数及其应用的概述。这里有一个问题要问你,分流电阻器的不同类型是什么?