電流傳感器之精密電阻

電流傳感器是一種電流檢測裝置，可以檢測被測電流的信息，按比例換算成符合標準的電壓或電流信號，以滿足信息的傳遞、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

精密電阻：

又叫分流器，作為常見的電流檢測元件，具有精度高，線性度好以及溫度穩定性高的優點，常用于小電流直流應用，對于交流應用需要與線性光耦搭配使用。分流器由于直接串聯于電路當中，具有插入損耗與發熱問題，因此大電流應用常采用非插入型產品方案。

電流互感器：

利用原副邊匝比不同來進行電流信號檢測，只能作為交流信號的檢測，具有成本低，精度高，結構簡單等優點。

霍爾電流傳感器：

霍爾效應是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖磁力作用引起的偏轉，這種偏轉導致在垂直電流和磁場的方向上產生正負電荷的積聚，從而形成橫向電場，將該電場進行信號放大處理即轉換為滿足標準的輸出所需信號。因此利用霍爾效應可以實現非接觸式電流檢測，具有無插入損耗、隔離式、檢測精度高、結構電路簡單等優點。

開環電流傳感器：將原邊電流產生的電磁信號轉化為電壓信號，通過放大器輸出，有貼片式產品作為小電流檢測，也有模塊式作為大電流檢測。

閉環電流傳感器：在磁芯上繞副邊線圈，在原邊有電流流過時，副邊線路電流產生的補償磁通與原邊電流Ip產生的磁通大小相等，方向相反，使得磁芯中磁通總量為零。霍爾器件和輔助電路產生的副邊補償電流準確反映了原邊電流的大小，原副邊電流大小為線圈匝比關系。

閉環電流傳感器具有精度高、線性度好、磁失調小、動態性能好等優點，成本相對較高，功率損耗大。

磁通門電流傳感器：

與霍爾電流傳感器類似，都是通過檢測氣隙中磁通大小來檢測電流信號，只是氣隙中感應元件變為磁通門探頭。

如下為幾種常用電流傳感器對比：

磁阻電流傳感器：

磁阻技術的發展，使得電流傳感器感應元件得到了進一步擴充，其中各向異性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)以及隧道磁阻(TMR)技術的發展使得電流傳感器實現更高精度、更好溫度穩定性以及更高帶寬，目前成品主要為貼片式電流檢測產品。

物質在一定磁場下電阻改變的現象，稱為“磁阻效應”，磁性金屬和合金材料一般都有這種磁電阻現象，通常情況下，物質的電阻率在磁場中僅產生輕微的減小；在某種條件下，電阻率減小的幅度相當大，比通常磁性金屬與合金材料的磁電阻值約高10余倍，稱為“巨磁阻效應”（GMR）。

隨著GMR效應研究的深入，TMR效應開始引起人們的重視。盡管金屬多層膜可以產生很高的GMR值，但強的反鐵磁耦合效應導致飽和場很高，磁場靈敏度很小，從而限制了GMR效應的實際應用。磁隧道結（MTJ s）中兩鐵磁層間不存在或基本不存在層間耦合，只需要一個很小的外磁場即可將其中一個鐵磁層的磁化方向反向，從而實現隧穿電阻的巨大變化，故MTJs較金屬多層膜具有高得多的磁場靈敏度。同時，MTJs這種結構本身電阻率很高、能耗小、性能穩定。因此，MTJs無論是作為讀出磁頭、各類傳感器，還是作為磁隨機存儲器(MRAM)，都具有無與倫比的優點，其應用前景十分看好，引起世界各研究小組的高度重視。

精密電阻簡介

普通電阻與精密電阻區別主要依據為阻值誤差大小、阻值大小、溫度系數大小。

對1Ω（歐姆）以上阻值的電阻，與標識阻值相比±0.5%以內阻值誤差的電阻可稱為精密電阻，更高精密的可以做到0.01%精度，也就是電子工程師所說的萬分之一精度，此類電阻一般為薄膜電阻，使用此材質的電阻一般才能滿足生產工藝要求。這類阻值1Ω以上電阻的普通系列精密度在±5%以上，電子產品上最常見的就是5%精度的電阻，不屬于精密電阻范圍。

1Ω以下阻值的電阻，一般能達到±1%精密度之內，就算做精密電阻范疇了，因為阻值基數很小，就算是1%的誤差，實際的阻值誤差已經很小了。更高精密的可以做到±0.5%以內，但工藝要求，技術要求較高。

精密電阻按材料分，有金屬膜精密電阻、線繞精密電阻和金屬箔精密電阻幾類。金屬膜精密電阻的精度較高，但阻值溫度系數和分布參數指標略低；線繞精密電阻的阻值精度和溫度系數指標很高，但分布參數指標偏低；金屬箔精密電阻的精度、阻值溫度系數和分布參數各項指標都很高：精度可達10-6，溫度系數可達±0.3×10-6/℃，分布電容可低于0.5pF，分布電感可低于0.1μH。由于上述三類精密電阻器的價格隨性能而提高，所以在應用中應根據實際情況合理選用。

精密電阻的核心參數

·阻值及誤差：通常為低阻來減少回路的功率損耗，其阻值精度直接影響測量精度，通常采用0.5%與1%。

·溫漂系數：隨著溫度的上升，其阻值也會相應增加，即正溫度系數，此時溫漂系數也會直接疊加到測量精度誤差，因此越低的溫度系數其性能越好。

·功率：即散熱能力的表現，同樣阻值狀態下，功率越大其載流能力就越大，同時與其布板或連接端子大小息息相關，外接電路散熱能力越強，對應熱阻就越低，通流能力也相應提高。

電壓測量位置也是影響精密電阻精度的因素，精密電阻通常會有本體與端子，距離本體越近其精度越高，因此對于測量精度要求高的應用可以采用4線式精密電阻。

Littelfuse精密電阻樣式：

精密電阻比較：基板有陶瓷與環氧樹脂兩種，其中陶瓷具有更好的散熱能力，但是本體會更厚一些。

金屬箔與金屬片對比：兩者都可以做到高精度、低溫漂，其中金屬箔可以做到小尺寸與寬阻值范圍，金屬片可以實現更大功率。

下列為Littelfuse精密電阻系列，同時有需要也可以具體溝通客制化產品。