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大电流恒流源的采样电阻的两种形式

作者:大电流恒流源www.sencipower.com   浏览量:1525   发布时间:2016-04-15

大电流恒流源的采样电阻的两种形式

一个是标准分流器,另一个是标准电阻,其实都是差不多的东西,都是小阻值、大功率精密电阻。我们知道,电阻的功率与电阻成正比,与电流的平方成正比。电流一大,功率迅速增加,而标准电阻都很怕热的,这就矛盾起来,造成要么很大个头的标准 电阻但电流并不大,或则等级比较差。解决问题的方法,就是采用特殊材料和 工艺,尽量减少电阻的功率系数。所谓功率系数,有时也叫负载系数,就是有了功率负载后,电阻变化情况,一般以每瓦ppm 来表示。这个与温度系数还不完全一样,温度系数主要是外界温度变化但电阻中的功率不大时的电阻变化,而功率系数是自身产热而造成的电阻变化,此时可能有负载不均、局部过热的现象产生。

对于不同的恒流电流,要选择合适的采样电阻。阻值的选择主要涉及两个矛盾的侧面:一个是功率,不能太大,否则发热后变化大。必须大功率的,要保证体积、散 热。对于标准电阻,BZ3尽管个头大,但最大功率只有1WBZ6 3W4223 10W已经很大了。对于传统分流器,压降小(50mV-75mV),因此电流要比较大功率才能上去,有优势。但对于标准分流器,压降比较高,大电流的功耗就很大了。例如Fluke A40B-100A0.8V压降,功率80W!另一个是矛盾的侧面是压降,不能太小,否则因为热电动势和放大不利的原因,测试不准,短稳变差。如果按照热电动势+噪音等因素为1uV 计算,对于 50mV 的量程为20ppm,不小了,因此50mV 太低,要500mV 才算比较大的电压, 影响2ppm。但如果按照高稳3458A 的规格,100mV 可以测试到8ppm50mV 可以 测试到11ppm,甚至20mV 也可以测试到20ppm,因此小电压的条件也可以适当 放宽。 上表,背景黄色区域为边缘区域,可以选择但有困难,红色区域不适合选择, 无色的可以选择,粗体为建议选择。 10A,可以选择0.01 欧,压降0.1V、功率1W 20A,也以选择0.01 欧,压降0.2V、功率4W 偏大。也可以选择0.001 时压降0.02V偏小 25A,可以选择0.001 欧,此时压降0.025V 偏小,但功率合适。选择0.01 功率偏大,除非有措施。50A,可以选择0.001 欧,此时压降0.05V 比较合适了,功率2.5W 合适。 100A,选择0.001 欧,此时压降0.1V 合适,功率10W 偏大,但没有办法。

 200A,只能选择0.001 欧,此时压降0.02V 很小但没有办法,功率4W 合适。 250A,只能选择0.001 欧,此时压降0.025V 偏小但没有办法,功率6.25W 适。500A,只能选择0.001欧,此时压降0.05V 合适,功率25W 偏大,必须采取相应措施。1000A,有难度。 可以看出,这种10 进的电阻,在大电流下分级太粗,选小一级的电压太小,选 大一级的功率太大。因此,如果DIY 的话,可以选择中间阻值的,例如0.002 欧、0.0025 欧、0.003 欧、0.005 欧等,无需拘泥与10 进整数。

另外,做一个更直观的选择图: 其中每组电流用不同颜色表示,每组两根线,分别代表功率和电压。功率曲线和电压曲线越接近,就越好选择,四边形代表可以选择的区域。 蓝色10A,选择功率在1W 附近、电压在0.1V 附近,即电阻0.01 欧附近。商品 的有选择更大的,不推荐。 天蓝色30A,选择0.002 欧到0.005 欧合适,最好0.003 欧,此时电压0.1V、 功率3W。 红色100A,可以选0.0005 欧到0.001 欧之间,此时电压50mV 100mV,功率 5W 10W。 绿色300A0.15mR 0.3mR 合适,电压45mV 100mV,功率14W 27W,比较 黑色1000A0.02mR0.03mR 合适,电压20mV 50mV,功率20W 50W

另一个图表,根据采样电压放大误差、热电误差、发热温漂误差综合因素选择了采样电阻后,得到采样电压、功率、合计偏差可见随着电流的增大,采样电阻急剧减小,功率成比例增大,采样电压缓慢减 普通分流器一般是有标准压降,例如我国的是75mV,国外也有50mV60mV 的,此种分流器大量存在,等级0.5 的为多,算不上精密,不属于此处描述之 标准分流器,压降一般比较大,早先的甚至达到1V,现在有所降低。测试标准分流器都是在标准电流下,等到足够长的时间(例如30 到平衡后,才测试的。小阻值标准电阻,是设计成小功率下工作的。例如国产的BZ3,额定功率 0.1W、最大1W。有0.1 欧、0.01 欧和0.001 欧三只,额定电流分别是1A 3.3A 10A,最大电流分别是3A10A 33A。因此,测试标准电阻,为了避 免温升,测试要尽快进行。国产的还有BZ10,与BZ3 类似。国产还有一种BZ6,体积大很多,额定1W,最 大3W BZ3 倍,0.1欧、0.01 欧和0.001 欧的最大电流分别是5.5A17A 55A 上海迪一仪表有限公司有一款BZ6 的改进型叫BZ6C,看性能不错,控温型, 50ppm,最大可达10W

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