使用PCB走线的电流检测电阻

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我想节省购买感测电阻器的费用，而只使用PCB线路。我需要感应高达2.5A的电流，并且要设计走线，使其具有0.1欧姆的电阻。这是一个好方法吗？此外，假设铜的厚度为1 Oz，是否有人可以分享有关如何确定轨道长度和宽度的计算？

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— 韦瑟
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可以这样做，但是您需要精细的增益和失调调整。同样，第一次严重过流时，迹线也会蒸发。董事会房屋也将尽其所能，但如果将其控制在1％以内，那将是非常好的。

— Sparky256 '18

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它不可能以任何准确性或可重复性来工作。首先，铜具有必须处理的温度系数。其次，PCB外壳将镀覆铜，从而提供更多差异。购买检测电阻。

— Jack Creasey

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那就是0.25V的压降和0.6W的功率损耗。确定要那么多吗？典型的霍尔传感器的电阻约为1mOhm，可分解为2.5mV的反馈。现在，如果您同意的话，下面的许多答案中提供的计算将发生很大变化。尤其是在不需要高精度的情况下。

— Maple

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谢谢你们！那我就买一个检测电阻。是的，实际上100mohm太多了，我将改用47m

— RWeiser

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与精度有关的两个主要缺点是：初始公差和温度系数。

初始公差

PCB的制造公差很小。铜的厚度是标称值，无法精确控制。甚至蚀刻宽度也经历很大的变化。如果幸运的话，您可能会获得20％的截面积精度，否则，您可能会获得更差的精度。

温度系数（tempco）

纯金属具有陡峭的温度系数，铜为0.4％/℃。对于25°C的温度变化，电阻变化为10％。电阻器是由合金制成的，这些合金的温度系数接近零。

为了检测电流是否在流动，或者甚至是对于电流控制转换器中位于反馈环路中的电流检测元件而言，可能是可以的。为了测量任何精度的东西，请使用分立的分流电阻。

分立电阻器的功率处理能力将比轨道高得多。而且，如果您应造成灾难性的过载，则可以将其更换，而丢失轨道则会浪费电路板。

— Neil_UK
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首先，我同意已经提供的所有答案。但是，只需简单地更改需求，该解决方案就不会听起来那么离谱。

作者提供的设计参数可解决0.25V压降和0.6W的功率损耗。考虑到正常的电流传感器在0.6〜5mOhms的电阻范围内仅工作于1〜10mV，这实在太多了。

如果1-10mV的电压差与计划中的任何电路兼容，则所需的铜线长度将减小至厘米，如果不是毫米。现在，如果PCB 已经具有从输入到输出的电源走线，为什么不利用它进行电流检测呢？电压差已经存在！燃烧该迹线会破坏PCB的观点立即变得无效。

第二大观点是热系数。非常有效的一点。但是我怀疑PCB上的电源走线会比电阻具有更高的散热能力。实际上，如果操作正确，它将是周围环境。当然，还不够精确，但是我们还没有看到要求。正如@ neil-uk所指出的，在某些应用中，检测电流就足够了。或在比正常高出几倍的电流上突然出现尖峰（例如，电动机失速）。

另一个参数是初始修剪。是的，在批量生产中这是不合理的。但是对于一次性项目，可以通过仔细应用细砂纸轻松完成。

简而言之，就像其他人一样，我不建议这样做。但我认为在某些特定情况下这是可行且可以接受的。

更新

正在阅读应用笔记，偶然发现Microchip的AN894。在第3页上，您可以找到“图3：PCB分流电阻器”作为不需要高精度设计的有效选择。

— 枫
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同意你。我希望我的回答不会像不能或不应该说的那样。它旨在提供所需的OP工具来确定其是否可行。

— mkeith

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您实际上非常有帮助。还有一点题外话：我想知道是否有一天我会看到PCB上所有无源组件都被巧妙地布置的走线所代替：D

— Maple

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@Maple就是集成电路的核心。是的，我们目前无法做到这一点。

— joojaa

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我认为，在开发甚至在生产环境中，软件修整也是一种非常可行的解决方案。让单位测量电压降，使用测试夹具报告实际电流并计算校准常数。电路板温度可能是已知的，或者甚至可能是有用的东西，因此可以用很少的代码来补偿温度校正。

— KalleMP '18年

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@枫你可能是正确的，但OP没有说。我认识一位设计师，他将花费数周的时间来尝试从简单的车库门钥匙扣中移除一个电阻，以将BOM降低几美分。该电路具有一个分立的无线电电路和一个PCM数字跳码调制器IC，其成本远高于一个电阻器。为了保持竞争力，他必须优化每件事，并最终将其业务和家庭从南非搬到西班牙，以减少将该核心产品运送到欧洲的成本。

— KalleMP

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铜电阻器的电阻随温度增加。每摄氏度约为0.4％。这使它们成为不良的电阻器。但也许您对此表示满意。请记住，温度升高25度会使电阻增加10％。

原则上，如果您有一种方法来测量实际电阻，或者有一种方法来知道走线的温度，则可以补偿温度的变化。通常那是不切实际的。

计算具有均匀横截面的金属电阻器的电阻的方法如下：

R =ρ* l /A。

R是电阻，ρ是材料的体电阻率，l是电阻器的长度，A是电阻器的截面积。对于迹线，横截面积为迹线厚度*迹线宽度。

对于铜，ρ为1.72 * 10 ^ -8欧姆米。因此，对于您的所有宽度，高度和长度，请使用仪表，以免出现单位误差。

希望可以帮助您评估是否使用铜感测电阻器以及如何计算可能有效的尺寸。

— 麦基思
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好吧，让我们来看看。有两件事。

首先，根据BITTELE计算器，对于2.5 A的载流量，走线宽度必须至少为42 mils 。现在，要达到0.1欧姆，走线长度必须约为8.3英寸。我不确定PCB空间的成本是否可以抵消1美元电阻器的成本。

其次，存在制造公差。镀层厚度可能会有所不同，并且过度蚀刻会使走线变窄。因此，此分流器的价值将因板而异。为了达到典型的0.5％-0.1％芯片电阻容差，您需要对电阻进行单独校准，这将花费很多。

现在，您决定使用PCB走线代替保证的$ 1 SMT电阻是否是一个好主意。

— 啤酒
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载流量额定值假设很长。连接到两端较宽走线的短箭头段会将这些较宽走线用作散热器，而不是像载流量表所假设的那样加热。

— Photon

@ThePhoton，对于给定的一组参数（铜，100 mOhms），无论您如何切片或拉伸，1盎司迹线的纵横比均为1：200。这将是LOOOONG跟踪，您的评论不适用。

— Ale..chenski

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您可能可以在陶瓷基板上进行此操作。在普通的FR4上，您可以执行此操作，但公差会很差，温度系数也很糟糕。

对于2.5A和0.1欧姆，您需要275mm的1mm迹线。

土星PCB工具包。

但是，我建议使用Allegro MicroSystems或类似产品提供的电流检测电阻器或霍尔效应传感器。

— 杰罗恩3
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其他答案已经很好地涵盖了如何做到这一点。基本上只需要使用计算器来计算走线的宽度和长度。但是我认为这些评论过于谨慎。如果您只是想检测电动机失速，过电流或类似情况，我会说很好。我之前已经成功做到了。

您应该确定所需的精度。如果它非常低（给定此方法，应该是），然后找出可以降低分流电压并仍能达到该精度的量。如果您从较低的vRef开始，然后仅获得10-20点的分辨率，则应该能够将分流电阻降低。

— 德鲁
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