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          汽車電子系統(tǒng)中的電流傳感:選擇合適的電阻器

          作者: 時(shí)間:2012-07-03 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


          長期穩(wěn)定性

          長期穩(wěn)定性對(duì)于任何傳感器都極為重要,因?yàn)榧词乖谑褂脭?shù)年之后,用戶仍希望它能夠保持最初校準(zhǔn)的精度。這意味著電阻材料必須耐腐蝕,而且在使用壽命周期內(nèi)不得發(fā)生任何合金成分變化。介質(zhì)均勻的復(fù)合合金Manganin、Zeranin和Isaohm經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)腻憻头€(wěn)定處理從而達(dá)到熱力學(xué)基本狀態(tài)。這類的合金的穩(wěn)定性可以保持在ppm/年范圍內(nèi),就像百余年來Isabellenhütte(伊薩公司)憑借其作為國際檢測(cè)定標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)向世人所展示和證實(shí)的一樣。

          在140°C溫度下工作超過1000小時(shí)的貼片電阻器的穩(wěn)定性曲線

          圖表中展示了在140°C溫度下工作超過1000小時(shí)的貼片的穩(wěn)定性曲線。大約-0.2%的輕微漂移是由于生產(chǎn)過程中微小變形所導(dǎo)致的柵格缺損的所引起的,并且說明元件進(jìn)一步趨于穩(wěn)定,也就是說穩(wěn)定性將變得更好。阻值漂移速度很大程度取決于溫度,因此溫度在+100℃時(shí),這種漂移實(shí)際是檢測(cè)不出來的。



          四端子連接技術(shù)

          在低阻值的情況下端子及引線的影響是不能被忽略的,因此必須直接連接電阻材料兩端的附加端子來進(jìn)行電壓檢測(cè)。

          四端子連接技術(shù)

          示例說明有缺陷的電阻結(jié)構(gòu)和不恰當(dāng)?shù)牟季€設(shè)計(jì)會(huì)引起非常大的誤差。一個(gè)10mOhm兩端子繞線電阻,銅引線的電阻占據(jù)了總電阻的20%,而僅一小段4mm的銅引線便可使電阻產(chǎn)生100%的偏差。

          盡管端子和引線的冗余電阻可以通過補(bǔ)償校準(zhǔn)來消除,但它對(duì)總電阻的溫度系數(shù)有著極大的影響。(如下圖所示)

          對(duì)總電阻的溫度系數(shù)有著極大的影響

          盡管在本示例中,銅的比例極小,僅占2%(與上述示例中24%形成鮮明對(duì)比,TCR還是從接近零增至大約+80ppm/K。這意味著在產(chǎn)品規(guī)格書中給出所使用電阻材料TCR值的做法是絕對(duì)沒有價(jià)值的。

          由電子束焊接的合成材料Cu-Manganin-Cu制造的電阻器實(shí)際上具有非常低的端子電阻,并且通過合適的布線設(shè)計(jì),可以重新使用兩端子結(jié)構(gòu)電阻器,通過合理布板設(shè)計(jì)、焊接等實(shí)現(xiàn)四端子連接性能。但是,在設(shè)計(jì)布局過程中,務(wù)必注意電阻器中的電流通路不能觸及電壓連接線(電壓傳感線路)。如果可能,應(yīng)將傳感線路從電阻器內(nèi)部以微帶線的形式連接到端子。

          高功率負(fù)荷

          由于與銅相比,電阻材料的熱導(dǎo)性相對(duì)較弱,而且電阻器大多數(shù)使用厚度介于20-150μm之間的蝕刻結(jié)構(gòu)的合金箔,因此不可能通過電阻材料將功耗轉(zhuǎn)化成的熱量傳導(dǎo)到端子中。所以Isa-Plan系列電阻采用一種很薄的、導(dǎo)熱性強(qiáng)的粘合劑來將電阻合金箔粘在一種同樣具有良好導(dǎo)熱性的基板上(銅或鋁)。通過這種方式可以非常有效地將熱量通過基板和端子散發(fā)到外部,最終實(shí)現(xiàn)相對(duì)很低的熱內(nèi)阻(通常為10-30K/W)。

          反過來,這種結(jié)構(gòu)的電阻可以在非常高的端子溫度下滿負(fù)荷工作,也就是說功率折減點(diǎn)在很高的溫度下才出現(xiàn);同時(shí)電阻材料的最高溫度可以維持在較低水平,這就可以有效改善電阻的長期穩(wěn)定性和因溫度而引起的阻值變化。

          改善電阻的長期穩(wěn)定性和因溫度而引起的阻值變化

          使用復(fù)合材料的極低阻值電阻器,Manganin橫截面積及機(jī)械強(qiáng)度非常之大,以至于無需使用任何基板,這也就意味著電阻材料具有非常好的導(dǎo)熱性及相對(duì)低的熱內(nèi)阻。例如對(duì)于1毫歐的電阻,熱內(nèi)阻大約10K/W,對(duì)于100微歐的電阻,熱內(nèi)阻甚至只有1K/W。



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