注意电流检测用电阻的频率特性
出处:violit 发布于:2008-09-08 11:11:21
检测流过的电流时,要使用电阻。将高电压转换成适于测量的低电压时,要使用电阻分压器。但是,当信号为交流时,特别是频率很高时,会产生各种各样的危害。让我们用实验来加以证实。
在电源电路中,经常要检测负载中流过的电流,因此需要过电流限制、过电流保护的电路。此时,将检测出的电流转换成电压,如图1所示,简单的方法是将对电路无影响的低电阻直接串联插人到电路中。此方法常被用于电源、电力电子电路中。
图1 检测电子电路中流过的电流的情况很多

在必须进行非接触、高绝缘时的电流检测时,如图2所示,如果是直流信号,应用霍尔元仵组成的电流传感器;如果是交流信号,使用电流互感器(CT)的例子很多。图1所示的电路是不需要绝缘的电路的电流检测电阻的使用例子。一般地,为了变成低电阻值,常使用照片1所示的绕线型的渗碳电阻,这是因为检测大电流的情况很多,消耗功率变大。
在图1所示的电路中的检测电压Vs,由电路中流过的电流I0和检测电阻RE1或Rs决定。因此要提高电流检测的,变成了提高所使用的电阻的的问题。
图2 非接触式测量电流的使用霍尔传感器和电流变压器

当流过的电流为直流信号且低频时,几乎没有问题;但当流过的电流为交流信号或是脉冲信号时,必须要注意电阻的电阻值会随频率变化。因渗碳阻抗、釉线阻抗是绕线结构,故电感L,大,低电阻值时不能忽视。
电阻器的端子间的阻抗值用
表示,在高频段使用时,当然要选择电感Ls小的品种。
图2是实测容许电力5W、0.47Ω的渗碳电阻端子间的阻抗值Ls的例子。在F=100kHz附近,阻抗值开始上升,在F=1MHz附近时,阻抗值达到约1Ω。测定串联阻抗Ls时,也存在0.14 μH。
图 3 0.47Ω,5W渗碳电阻的电阻-频率特性(F=10k~1OMHz)

绕线构造的电阻,从高频上看,与RL串联电路等价。因此在100kHz以上的正弦波或处理脉冲的开关电路中使用时会产生很多的问题。
如果RL串联电路上流过一定电流,用示波器观测其两端产生的感应电压时,需研究电阻具有的电感成分所带来的影响。
图4 是脉冲发生器上升时间为20ns,经由50Ω终端用串联电阻,测定0.47Ω的端子间电压的例子。电阻上流过的电流为I=5÷50=100(mA),0.47Ω两端所产生的电压应该约为47mV,而在电流上升时,却出现了大的电压。实际检测的电压是用线光标表示的48mV。
图4 0.47Ω电阻,流过脉冲电流时的端子电压波形…注意峰值波形

要想不产生上述问题,应使用等价的串联电感Ls小的电阻,即氧化金属薄膜型电阻或金属板电阻。图5就是表示电流检测用的金属板电阻的例子。
图5 金属板电阻(2W,0.05Ω)

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