电流感测电阻(Current Sensing Resistor)工程规范-1

 一、电流感测电阻概况

     电流感测电阻,英文一般翻译为Current Sensing Resistor,用简单的话描述就是一个采样电阻,阻值较小的电阻,串联在电路中用于把电流转换为电压信号进行测量。这一类电阻,是按照产品使用的功能来划分电阻。取样电阻功能上就是做为参考,常用在反馈电路里,以稳压电源电路为例,为使输出的电压保持恒定状态,要从输出电压取一部分电压做参考(常用取样电阻的形式),如果输出高了,输入端就自动降低电压,使输出减少;若输出低了,则输入端就自动升高电压,试输出升高。一般使用在电源产品,或者电子,数码,机电产品的电源部分,功能强大。在众多电子产品上均常看到取样电阻。

图:电流感测电阻作用原理

     为了操作安全或对电流进行控制,电子产品越来越多地使用各种电流感测装置。电流感测常用于以下两方面:1)过电流保护,监测流过发动机或电源输出线的电流,如果负载过大就降低电压;2)多相负载平衡,监测每条有电流的线上的安培数值,并对实时响应产生影响。使用电流感测电阻能够提供简单的电流感测信号,对电流变化作出线性响应,从而能够保证电路在很大温度范围内可靠工作。

     电流感测电阻一般使用的都是精密电阻,阻值低、精密度高、尺寸小、低温度系数、耐高功率。一般电流感测电阻的阻值会选在1Ω以下,属于毫欧级电阻,但是部分电阻,有个采样电压等要求,必须选择大阻值电阻,但是这样电阻基数大,产生的误差大。这种情况下,需要选择高精度的电阻。一般在阻值精密度在±1%(常用字符F表示)以内,更高要求的用途时会采用0.01%精度的电阻。电阻的电气特性是端子与电阻材料的电气特性的综合作用的结果。电阻温度系数(TCR)是一个关键的电气特性,它决定了在很大的工作温度范围内元件的稳定性。电阻的TCR结合了铜质端子的高TCR (3500 至4000 ppm/℃)以及经过挑选的电阻合金的低TCR(一般为 20 ppm/℃)。

二、电流感测电阻工艺制程

根据制造工艺的不同,CSR可以分为以下几种:

薄膜电阻:薄膜电阻器是用类蒸发的方法将一定电阻率材料蒸镀(Sputtering等)于绝缘材料表面制成,一般这类电阻常用的绝缘材料是陶瓷基板。

厚膜电阻:指采用厚膜工艺印刷而成的电阻。薄膜、厚膜电阻端电极都是通过滚镀镍、锡而形成。薄膜电阻与厚膜电阻主要有以下两个区别:

1-膜厚的区别,厚膜电阻的膜厚一般大于10μm,薄膜的膜厚小于10μm,大多处于小于1μm;

2-制造工艺的区别,厚膜电阻一般采用丝网印刷工艺,薄膜电阻采用的是真空蒸发、磁控溅射等工艺方法。

图:薄膜、厚膜电阻结构示意图

     纯金属电阻:纯金属电阻没有基板,采用较厚的电阻材料金属箔冲压成型,然后涂布保护防焊层,通过金属束熔等技术在端电极上加铜,然后滚镀镍、锡形成完整的端电极。

图:纯金属电阻结构示意图

陶瓷金属箔电阻:采用压合的方式将金属箔和陶瓷贴合,通过蚀刻形成电阻本体,端电极通过挂镀铜、镍、锡形成。

图:陶瓷金属箔电阻结构示意图


表:不同工艺制程的电流感测电阻对比

以上为电流感测电阻的一些基本概况,接下来重点介绍电流感测电阻的材料、设计、工艺制程、测试、应用等规范。

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