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控制分流器的表面溫度遠比你想象的要重要

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2020/6/24     瀏覽次數:    

安培(A)是國際單位制中表示電流的基本單位。國際計量委員會給出的定義是:真空中相距1米的兩根無限長且圓截面可忽略的平行直導線內通過一恒定電流,當兩導線每米長度之間產生的力等于2×10-7牛頓時,則規定導線中通過的電流為一安培。但是定義中兩根無限長導線是無法實現的,在實際操作中,通過測量分流器的電壓降并結合歐姆定律計算出電流。

如下圖所示,直流分流器由兩個銅接頭和中間的電阻合金接合制成,采用四端接線法可以精確測量出流經分流器的電流大小。分流器需要在一個大的電流下工作,由于自熱會導致分流器的表面溫度升高。尤其是在環境溫度較高和散熱環境差的情況下,分流器的表面溫度會進一步升高。依據IEEE的標準,在正常工作條件下分流器的建議工作電流不應超過額定電流的2/3。但實際應用中往往需要測量一個較大范圍的電流,即我們要求分流器可以在10%-100%的額定電流下正常工作,有時甚至會有短時過載的情況發生。無論是何種工作條件,控制分流器的表面溫度非常重要,在30-70℃時其工作狀態最佳,且在任何情況下其表面溫度不能超過145℃,否則會導致電阻合金的阻值發生不可逆的變化。需要特別指出的是,應從電阻合金的中心點測量分流器的表面溫度。

需要測量一個較寬范圍的電流,會導致直流分流器的發熱情況差異巨大。電阻的阻值因加載而產生的自熱會導致阻值發生變化,加載不同的電流,電阻的阻值變化情況也不同。這種由于自熱而導致的阻值變化我們用功率系數(PCR)來描述,單位為PPM/A, 利用以下的公式計算:

功率系數越小,由于自熱導致的阻值變化越小,在低電流和高電流下工作的精度差異越小。如下表數據所示,我們對一款宣稱的0.5級100A,75mV的分流器進行測試,在10%額定電流室溫環境下其精度大于0.6%,嚴重超差。

功率系數(PCR)的大小和電阻合金的溫度系數(TCR)大小是相關的,要制作低功率系數的分流器必須使用低溫飄的電阻合金,我們對開步電子的一款分流器進行了同樣的測量,其測量結果如下

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