進(jìn)行電流測(cè)量最明顯的方法是斷開電路，并在電路中串聯(lián)傳感器或測(cè)量設(shè)備。

這并不總是方便或可行的，通常使用電流檢測(cè)電阻器是更好的選擇，可以在不過(guò)度影響電路的情況下進(jìn)行電流測(cè)量。

使用電流檢測(cè)電阻器時(shí)，需要遵守許多概念和注意事項(xiàng)。

通常，電流檢測(cè)電阻器是低值的，并且根據(jù)電路的不同，它們可能需要是高功率額定電阻器。

電流檢測(cè)電阻器也可以集成到實(shí)際的電氣或電子電路設(shè)計(jì)中，以便可以偶爾讀取讀數(shù)，也可以作為內(nèi)置監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)可能是電路操作的一個(gè)組成部分。

在電子電路設(shè)計(jì)中內(nèi)置電流檢測(cè)電阻器可能需要更多的電子元件，但在提供的功能等方面可以節(jié)省成本。

測(cè)量電流的傳統(tǒng)方法是將電流表放在電路中，并用它來(lái)測(cè)量流過(guò)它的電流。

這是測(cè)量電流最明顯的方法，并且已經(jīng)使用了很多年 - 這是萬(wàn)用表設(shè)計(jì)用于測(cè)量電流的方式。

如何使用萬(wàn)用表測(cè)量電流

這種電流測(cè)量方法的缺點(diǎn)是測(cè)量設(shè)備，通常是數(shù)字萬(wàn)用表，實(shí)際上需要在電路中。由于通常使用的長(zhǎng)引線，電路中有一個(gè)萬(wàn)用表，所有電流都流過(guò)它，也會(huì)導(dǎo)致電路出現(xiàn)其他問(wèn)題，特別是對(duì)于大電流或承載射頻的電路。

在設(shè)計(jì)需要連續(xù)或定期測(cè)量或檢測(cè)電流的電子電路時(shí)，為了克服這些問(wèn)題，測(cè)量電路中永久存在的檢測(cè)電阻兩端的電流要方便得多。

使用永久在線檢測(cè)電阻器有兩種方法，即使用串聯(lián)電阻器方法和分流電阻器方法：

? 串聯(lián)電阻：

串聯(lián)電阻方法要求所有電流都通過(guò)串聯(lián)電阻，然后測(cè)量串聯(lián)電阻兩端的電壓。

電路中的所有電流都流過(guò)串聯(lián)電流檢測(cè)電阻器。

電流檢測(cè)電阻器的串聯(lián)配置

使用串聯(lián)電流檢測(cè)電阻器，測(cè)量電阻器兩端的電壓，并將其轉(zhuǎn)換為知道電阻器值的電流。

知道串聯(lián)電阻的電阻和電壓，就是一個(gè)簡(jiǎn)單的歐姆定律計(jì)算來(lái)確定電流。

其中：

I = 流過(guò)電阻器的電流（以安培為單位），V = 電阻器兩端的電位差（以伏特為單位），

R = 以歐姆為單位的檢測(cè)電阻值。

當(dāng)施加電壓表時(shí)，這種電流檢測(cè)方法不會(huì)改變電路條件，盡管檢測(cè)電阻器本身會(huì)改變。如果存在射頻，可以使用串聯(lián)扼流圈和電阻器將電壓表的線路隔離到射頻，也可以使用串聯(lián)扼流圈和/或電阻器與電路隔離，也可以使用去耦電容器。如果需要，這些可以內(nèi)置到實(shí)際電路中。

如今，串聯(lián)電阻方法在測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，因?yàn)樗戎苯訙y(cè)量電流更容易測(cè)量電壓，并且串聯(lián)電流檢測(cè)電阻技術(shù)也更容易采用。

? 分流電阻：

在分流電阻方法中使用電流檢測(cè)電阻時(shí)，只有部分電流流過(guò)檢測(cè)電阻，而已知的比率流過(guò)電流表或其他形式的電流檢測(cè)電路。對(duì)于分流電阻器，測(cè)量設(shè)備需要測(cè)量的是電流的測(cè)量。

電流檢測(cè)電阻器的分流配置

為了使這種方法能夠令人滿意地工作，有必要知道分流檢測(cè)電阻的電阻以及電流表的電阻。然后很容易計(jì)算出整體電流。為了便于計(jì)算，可以將分流檢測(cè)電阻器與電流表的電阻比設(shè)為流過(guò)每個(gè)支路的電流為10：1或100：1等。

這種方法可能意味著電路工作條件發(fā)生了一些變化，但如果有足夠小比例的電流流過(guò)電流表，則可以忽略這一點(diǎn)。但是，必須準(zhǔn)確知道電流表的電阻，并且必須在電路中內(nèi)置射頻等的任何去耦，并在計(jì)算中容納其電阻。

分流電阻器方法是在模擬萬(wàn)用表內(nèi)部使用的方法。在這里，不同的分流電阻器可以切換到萬(wàn)用表電路中以提供不同的量程。

這兩種方法都需要在電路中適當(dāng)放置一個(gè)電阻器，以便測(cè)量電流。

在這兩種方法中，串聯(lián)電阻方法是迄今為止使用最廣泛的方法，因?yàn)殡妷和ǔ１入娏鞲菀讬z測(cè)。

在設(shè)計(jì)使用電流檢測(cè)電阻的電路時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮其影響。

電流檢測(cè)電阻器應(yīng)用

提供電流檢測(cè)的電阻器可用于各種電路。它們提供了一種非常簡(jiǎn)單的電流測(cè)量方法，無(wú)需中斷電路。測(cè)量設(shè)備可以簡(jiǎn)單地放置在檢測(cè)電阻器上并獲取讀數(shù)。

電流檢測(cè)電阻器的應(yīng)用范圍廣泛，從小型電子電路（包括射頻電路）到大電流應(yīng)用（包括電動(dòng)汽車）。

這種電流測(cè)量方法通常用于電動(dòng)汽車中，以監(jiān)測(cè)電機(jī)電流，甚至應(yīng)用反饋以確保對(duì)電機(jī)施加最佳電流。

它也可以用于電池組，尤其是鋰離子電池組，其中電池管理是關(guān)鍵，需要監(jiān)控充電和放電電流。

它還可用于一般電氣或電子電路設(shè)計(jì)中，以便于監(jiān)控電路的電流以用于測(cè)試目的，或作為電路一般操作的一部分。

對(duì)電流檢測(cè)電阻器的要求

電流檢測(cè)電阻器本質(zhì)上與其他形式的電阻器相同，盡管有一些特性意味著某些電阻器是專門為電流檢測(cè)而制造的。

在大多數(shù)情況下，電流檢測(cè)電阻器將具有準(zhǔn)確已知的低電阻，以及高額定電流和功率耗散，因此它可以處理可能需要通過(guò)它的高電平電流。

無(wú)論電流檢測(cè)電阻器在何種應(yīng)用中，基本原理都相同。這些需要納入基本的電氣或電子電路設(shè)計(jì)中。

? 電阻值

電阻值需要仔細(xì)平衡。一方面，電阻器通常需要具有較低的值，以便對(duì)電路的影響最小。低值也會(huì)降低功耗水平，并且由于某些檢測(cè)電阻被放置在高電流路徑中，這可能是一個(gè)重大問(wèn)題。

但是，如果該值較低，則電阻兩端產(chǎn)生的電壓明顯較小。這可能會(huì)在測(cè)量電壓時(shí)引起一些問(wèn)題。噪音可能是一個(gè)問(wèn)題，尤其是在可能有大量電活動(dòng)等的環(huán)境中。

除了標(biāo)準(zhǔn) E24 值外，用于電流檢測(cè)應(yīng)用的電阻器通常提供高達(dá) 1 歐姆的整數(shù)毫歐值，然后以高于此值的 5 毫歐的倍數(shù)提供。

?寬容

電阻的容差自然非常重要。電流檢測(cè)電阻值的誤差自然會(huì)反映在讀數(shù)的精度上。對(duì)于一些精度很重要的應(yīng)用，可以使用精度水平遠(yuǎn)高于 1% 的電阻器。對(duì)于精度不那么重要的其他應(yīng)用，1%可能完全足夠。

? 額定功率

對(duì)于某些使用電流檢測(cè)的電路，額定功率可能不是一個(gè)主要問(wèn)題，但在所有情況下，這都應(yīng)該是一個(gè)真正的考慮因素。功率將相當(dāng)于 I2R.因此，對(duì)于存在大電流的電氣和電子設(shè)計(jì)，需要適應(yīng)電阻器的功率耗散能力。

許多電阻器更大，并且能夠帶走熱量。有些甚至可以安裝在散熱器上。

在計(jì)算散熱時(shí)，需要考慮瞬態(tài)電流水平。電機(jī)具有較高的啟動(dòng)電流和低得多的運(yùn)行電流，因此電流檢測(cè)電阻器需要能夠處理這種情況。

此外，當(dāng)電流檢測(cè)電阻器安裝在印刷電路板上時(shí)， PCB，它們可以運(yùn)行得非常熱。應(yīng)計(jì)算電阻器的預(yù)期運(yùn)行溫度，因?yàn)橐阎鼤?huì)損壞PCB或斷開焊點(diǎn)。

同樣，PCB布局需要適應(yīng)計(jì)算出的散熱。

? 溫度系數(shù)或電阻，TCR

電阻器的溫度系數(shù)自然非常重要。特別是對(duì)于大電流情況和系統(tǒng)，電阻器內(nèi)部的功率耗散會(huì)導(dǎo)致溫度發(fā)生明顯變化，而對(duì)于電阻溫度系數(shù)較差的電阻器，這可能會(huì)導(dǎo)致讀數(shù)出現(xiàn)較大誤差。

對(duì)于用于電流檢測(cè)的各種電路設(shè)計(jì)中使用的電阻器，電阻的溫度系數(shù)應(yīng)盡可能低。專為電流檢測(cè)應(yīng)用設(shè)計(jì)的電阻器將具有較低的 TCR。

在任何情況下，它總是在計(jì)算預(yù)期的功率耗散以及溫度上升，從而計(jì)算電阻的變化。

降低電流檢測(cè)電阻的電阻將有助于降低電阻溫度系數(shù)的影響，因?yàn)楣臅?huì)更小，因此溫度上升會(huì)更小。與此相反，它將降低要測(cè)量的電壓。

? 電阻器結(jié)構(gòu)和封裝

電阻器結(jié)構(gòu)和封裝非常重要。封裝之所以重要，不僅因?yàn)樗枰纤婕暗慕Y(jié)構(gòu)技術(shù) - 表面貼裝或引線，而且電阻元件本身的結(jié)構(gòu)也需要符合整個(gè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及隨之而來(lái)的要求。

電流檢測(cè)電阻器常用有兩種技術(shù)：

厚膜電阻：對(duì)于尺寸可能很重要的低電流應(yīng)用，通常采用厚膜式電阻器。這是用于表面貼裝電阻器的技術(shù)，實(shí)際上標(biāo)準(zhǔn)表面貼裝電阻器也可以起訴。需要注意的要點(diǎn)是，它們沒(méi)有非常高的功率耗散和額定電流，因此這些電子元件往往用于較低功率的電路設(shè)計(jì)。

表面貼裝電阻橫截面

從電阻器的橫截面可以看出，它在陶瓷基座上有一層導(dǎo)電膜。這種導(dǎo)電膜經(jīng)過(guò)量身定制，可提供所需的電阻。導(dǎo)電膜的上表面被覆蓋，以防止污染物進(jìn)入導(dǎo)電膜并改變電阻。兩端都有觸點(diǎn)，用于焊接到印刷電路板上。

金屬板結(jié)構(gòu)：這些類型的檢測(cè)電阻器比其他類型的電阻器更昂貴。它們由金屬板結(jié)構(gòu)組成，該結(jié)構(gòu)使用金屬合金作為電阻元件，并將其直接焊接到接觸電極上。

電流檢測(cè)電阻器 - 金屬合金或金屬板結(jié)構(gòu)

這種性質(zhì)的金屬合金在其功耗能力和熱特性方面提供了非常高的性能水平。

盡管檢測(cè)電阻器主要有兩種類型，但它們?nèi)匀豢梢圆捎酶鞣N封裝，因此可以為特定電路設(shè)計(jì)選擇合適的封裝。

? 熱電動(dòng)勢(shì)

另一個(gè)需要考慮的問(wèn)題是可能產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)。隨著電阻元件中出現(xiàn)溫度上升和異種金屬的存在，會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。

盡管這些 EMF 可能很小，但如果檢測(cè)電阻兩端的電壓很小，以確保電路不會(huì)受到太大干擾或減少散熱，它們?nèi)匀粫?huì)很明顯。

在選擇電阻器時(shí)必須小心，并確保溫度上升足夠小，以便可以減少熱電動(dòng)勢(shì)，并希望忽略熱電動(dòng)勢(shì)。檢測(cè)電阻的規(guī)格和電路設(shè)計(jì)應(yīng)從熱電動(dòng)勢(shì)的角度考慮。

?電感

在某些情況下，高電流電平和低信號(hào)電壓的組合使得電流檢測(cè)電阻電路特別容易受到電感誤差的影響。同樣，電路設(shè)計(jì)和電阻器規(guī)格必須預(yù)料到這些影響。

電流檢測(cè)電阻器是常見(jiàn)的電子電路元件，用于許多應(yīng)用和電路設(shè)計(jì)中，在這些應(yīng)用和電路設(shè)計(jì)中，無(wú)論是在高功率電氣系統(tǒng)還是低功率電子電路設(shè)計(jì)和系統(tǒng)中，都需要監(jiān)控電流水平。

合適的電子元件可用于可能遇到的所有不同系統(tǒng)和電路，但需要仔細(xì)選擇以確保包含正確的元件。

審核編輯：黃飛