07_电阻 —— 导览(电流采样与全功能应用)
类别定位
本目录以电流采样电阻的深度资料为主(两篇原厂译篇);电阻在开关电源中的全部功能(分压/限流/阻尼/上拉下拉/定时等)与选型口径见 03_电阻在开关电源中的功能与应用。
采样电阻是直接式电流测量:与被测负载串联,把电流变成已知阻值上的压降(欧姆定律),再交给放大器/ADC 读数。它简单、线性、便宜,TCR 稳定(合金 <50~100 ppm/℃),没有雪崩倍增与热失控;代价是毫欧世界的误差全来自电阻之外——焊盘接触电阻、PCB 铜箔(TCR 3900 ppm/℃)、焊料电阻、热 EMF,每一条都比合金本体更“脏”。所以这个子类的核心知识不是“选阻值”,而是四线开尔文、阻值×功率×温漂三角、以及读数链路(运放)怎么接。
两篇原文正好互补:Bourns 讲“器件怎么选、怎么焊、用在哪”;Vishay 讲“电流测量方法全景怎么比、合金条为什么强”。详细出处见下方导航。
关键数字速查(Bourns AN + Vishay 白皮书口径)
| 参数 | 值 | 条件/出处 |
|---|---|---|
| 采样压降常规带 | 10~130 mV | Bourns §工作原理 |
| 输入共模电压 | 放大器两输入端电压的平均值——定高/低侧接法 | Bourns §工作原理 |
| 合金本体 TCR | <50 ppm/℃(K 型材料 ±50 ppm/℃,−55~+170 ℃ 图 2) | Bourns 图 2;Vishay:电阻法 <100 ppm/℃(0.01%/℃) |
| PCB 铜箔 TCR | 3900 ppm/℃——Rlead+Rlead >> Rshunt,毫欧级必须开尔文 | Bourns §开尔文;Vishay §5.1(<25 mΩ 用四端子) |
| 开尔文引脚定义 | E1/E2 电压、I1/I2 电流 | Vishay §5.1 图 |
| CSS 系列 | 2~15 W / 0.2~5 mΩ / 至 273 A;20~60 ℃ TCR 50 ppm/℃ | Bourns 型号表(CSS2H/CSS4J/CSS4C 共 5 行) |
| CSM 系列 | 36~50 W / 25~200 µΩ / 至 1414 A | Bourns 型号表(CSM2F 共 4 行) |
| 长期稳定性 | ΔR/R ≤ 1% @ 额定功率、130 ℃、21 000 h;AEC-Q200;−55~+170 ℃ | Bourns §方案 |
| 合金条高温能力 | 长期稳定至 275 ℃;250 ℃ 功率留存:WSL 73% / WSLT·WSR 45% / 厚膜 30% | Vishay §5.2 图 |
| 热 EMF | 合金条 <3 µV/℃ vs 厚膜 40~50 µV/℃(100 ℃ → 5 mV 误差) | Vishay §5.3-2 |
| CTE 失配 | FR4 18 / 陶瓷 5 / 合金条 13 ppm/℃;1993 年起车用 | Vishay §5.3-3 |
| 电阻技术三档 | 薄膜层厚 0.0000012″~0.000004″ / 厚膜 0.0005″~0.002″ / 合金条低至 5 µΩ | Vishay §4 |
| RDS(ON) 测流(对照) | TCR 至 4000 ppm/℃(100 ℃ → 40%);精度 10~20%;比例式 5%~20% | Vishay §3——“管子不是为测流而生” |
| 回流焊 | J-STD-020:150 ℃ 60~120 s、峰值 260 ℃、+255~+260 ℃ ≤20 s | Bourns 图 7 |
| 六方法对比 | 电阻:高精度/无隔离/小/低;CT·罗氏:高精度/隔离/大;霍尔:高精度/隔离/高成本 | Vishay 对比表全录(01 篇) |
与库内联动
- 采样电阻 ↔ UCC28781 的 CS/RCS 设计:UCC28781/03_典型应用与设计计算——RCS = 0.18 Ω 按 OPP 保护点反推(式 17),不是按满载压降反推:选型顺序“先定保护策略→再定阻值→再核算功率/温漂”与本子类 Bourns 篇方法论同构;EVM 实装 R28 0.68 Ω ∥ R21 0.22 Ω ≈ 0.166 Ω(06_EVM用户指南精译),是并联阻值组合的实物例——两支路按反比分流、功耗各自核算。
- 采样电阻 ↔ MP6951 的 RDS(ON) 下限:MP6951/03_典型应用与设计计算——SR MOSFET RDS(ON) ≥ 4.9 mΩ(式 4):低于它,40 mV 调节全程接管、“低阻白买”。Vishay 篇 §3 的 RDS(ON) 测流法(10~20% 精度、TCR 4000 ppm/℃)正是“拿导通电阻当采样电阻”的量化边界。
- 读数链路的下一站(运放子类):采样电阻的 mV 级差分信号 → 运放四基础电路(同相/反相/差分/仪表)+ 单电源偏置,见 02_单电源设计精译;误差预算里失调/偏置/CMRR/噪声的逐项读法见 01_运放参数精译。
- 母线级分流器(上游知识):CSM 25~200 µΩ 档对应“分流器 + 真仪表放大器”路线;能量表计量的完整链路见 Bourns 篇智能电表一节(串母线 + 分压器 + MCU 乘法)。
本文件夹导航
| 篇 | 内容 | 出处(原文 PDF 在 90_资料源/) |
|---|---|---|
| 01_Bourns精译 | 电流采样专题 · Bourns AN 全文精译:工作原理(10~130 mV/共模电压)/K 型 TCR 曲线/四线开尔文(铜 3900 vs 合金 50 ppm/℃)/CSS·CSM 全型号表(9 行)/J-STD-020 焊料曲线/五大应用(BMS·DC-DC·电机·热插拔·电表)+ 选型三角与库内联动(本库展开) | 电阻采样_Bourns_AccurateCurrentMeasurement.pdf(©2025,6 页,e/N2547) |
| 02_Vishay白皮书精译 | 电流测量方法专题 · Vishay 白皮书全文精译:三方法族(电阻/磁/晶体管)逐个拆解(CT 损耗模型/罗氏线圈/霍尔六短板/RDS(ON)/比例式)+ 六方法对比表全录/电阻技术三档(薄膜·厚膜·合金条)/开尔文引脚/275 ℃ 高温曲线/热性能四大优点 + 方法选型与库内联动(本库展开) | 电阻采样_Vishay_CurrentMeasurementMethods.pdf(2015-08-31,Doc 30304,7 页) |
存疑与待核实
- Bourns 电机控制节“0 to 2 milliohms”下限疑为 0.2 mΩ 之误;图 7 焊料曲线个别标注的平台归属——见 00 篇译者附注 3。
- Vishay OCR 四处 Ω 字符丢失(按上下文补 mΩ/µΩ);图 2 CT 损耗模型符号混排;对比表 EMI 列(TAMPER RESISTANCE)译法——见 01 篇译者附注 3。
- 大电流分流器并联均流的端子对称性问题本子类两篇均未展开,标注「待核实」——见 00 篇本库展开 3。
- 全库收敛于 01_待核实与推断总表。