設(shè)計(jì)要點(diǎn)：控制分流器的表面溫度遠(yuǎn)比你想象的要重要
作者：開(kāi)步睿思 發(fā)表日期：2018-06-19 13:55:01
安培（A）是國(guó)際單位制中表示電流的基本單位。國(guó)際計(jì)量委員會(huì)給出的定義是：真空中相距1米的兩根無(wú)限長(zhǎng)且圓截面可忽略的平行直導(dǎo)線內(nèi)通過(guò)一恒定電流，當(dāng)兩導(dǎo)線每米長(zhǎng)度之間產(chǎn)生的力等于2×10－7牛頓時(shí)，則規(guī)定導(dǎo)線中通過(guò)的電流為一安培。但是定義中兩根無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，在實(shí)際操作中，通過(guò)測(cè)量分流器的電壓降并結(jié)合歐姆定律計(jì)算出電流。
如下圖所示，直流分流器由兩個(gè)銅接頭和中間的電阻合金接合制成，采用四端接線法可以精確測(cè)量出流經(jīng)分流器的電流大小。
分流器需要在一個(gè)大的電流下工作，由于自熱會(huì)導(dǎo)致分流器的表面溫度升高。尤其是在環(huán)境溫度較高和散熱環(huán)境差的情況下，分流器的表面溫度會(huì)進(jìn)一步升高。依據(jù)IEEE的標(biāo)準(zhǔn)，在正常工作條件下分流器的建議工作電流不應(yīng)超過(guò)額定電流的2/3。但實(shí)際應(yīng)用中往往需要測(cè)量一個(gè)較大范圍的電流，即我們要求分流器可以在10%-100%的額定電流下正常工作，有時(shí)甚至?xí)卸虝r(shí)過(guò)載的情況發(fā)生。無(wú)論是何種工作條件，控制分流器的表面溫度非常重要，在30-70℃時(shí)其工作狀態(tài)最佳，且在任何情況下其表面溫度不能超過(guò)145℃，否則會(huì)導(dǎo)致電阻合金的阻值發(fā)生不可逆的變化。需要特別指出的是，應(yīng)從電阻合金的中心點(diǎn)測(cè)量分流器的表面溫度。
需要測(cè)量一個(gè)較寬范圍的電流，會(huì)導(dǎo)致分流器的發(fā)熱情況差異巨大。電阻的阻值因加載而產(chǎn)生的自熱會(huì)導(dǎo)致阻值發(fā)生變化，加載不同的電流，電阻的阻值變化情況也不同。這種由于自熱而導(dǎo)致的阻值變化我們用功率系數(shù)（PCR）來(lái)描述，單位為PPM/A, 利用以下的公式計(jì)算：
功率系數(shù)越小，由于自熱導(dǎo)致的阻值變化越小，在低電流和高電流下工作的精度差異越小。如下表數(shù)據(jù)所示，我們對(duì)一款宣稱(chēng)的0.1級(jí)100A，75mV的分流器進(jìn)行測(cè)試，在10%額定電流室溫環(huán)境下其精度大于0.3%，嚴(yán)重超差。
功率系數(shù)(PCR)的大小和電阻合金的溫度系數(shù)（TCR）大小是相關(guān)的，要制作低功率系數(shù)的分流器必須使用低溫漂的電阻合金，我們對(duì)開(kāi)步電子的一款分流器進(jìn)行了同樣的測(cè)量，其測(cè)量結(jié)果如下：
如上圖所示，該分流器在10%額定電流下和100%額定電流下均能保證0.1%的測(cè)量精度，平均功率系數(shù)為6ppm/A, 熱電勢(shì)為0.0188uV/℃。
目前開(kāi)步電子所提供的分流器額定電流從10A-50KA，最高精度為0.1級(jí)，具有非常好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。以下為部分產(chǎn)品圖片供欣賞：
結(jié)束語(yǔ)：
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