利用双焊盘检测电阻实现的高精度开尔文检测

　　简介

　　电流检测电阻有多种形状和尺寸可供选择，用于测量诸多汽车、功率控制和工业系统中的电流。使用极低值电阻（几mΩ或以下）时，焊料的电阻将在检测元件电阻中占据很大比例，结果大幅增加测量误差。高精度应用通常使用4引脚电阻和开尔文检测技术以减少这种误差，但是这些专用电阻却可能十分昂贵。另外，在测量大电流时，电阻焊盘的尺寸和设计在确定检测精度方面起着关键作用。本文将描述一种替代方案，该方案采用一种标准的低成本双焊盘检测电阻（4焊盘布局）以实现高精度开尔文检测。图1所示为用于确定五种不同布局所致误差的测试板。

　　

　　图1. 检测电阻布局测试PCB板。

　　电流检测电阻

　　采用2512封装的常用电流检测电阻的电阻值最低可达0.5 mΩ，其最大功耗可能达3 W.为了展现最差条件下的误差，这些试验采用一个0.5 mΩ、3 W电阻，其容差为1%（型号：ULRG3-2512-0M50-FLFSLT制造商：Welwyn/TTelectronics）其尺寸和标准4线封装如图2所示。

　　

　　图2. （a） ULRG3-2512-0M50-FLFSLT电阻的外形尺寸；（b） 标准4焊盘封装。

　　传统封装

　　对于开尔文检测，必须将标准双线封装焊盘进行拆分，以便为系统电流和检测电流提供独立的路径。图3显示了此类布局的一个例子。系统电流用红色箭头表示的路径。如果使用一种简单的双焊盘布局，则总电阻为：

　　

　　为了避免增加电阻，需要把电压检测走线正确的布局到检测电阻焊盘处。系统电流将在上部焊点导致显著的压降，但检测电流则会在下部焊点导致可以忽略不计的压降。可见，这种焊盘分离方案可以消除测量中的焊点电阻，从而提高系统的总体精度。