注意電流檢測(cè)用電阻的頻率特性
出處:violit 發(fā)布于:2008-09-08 11:11:21
檢測(cè)流過(guò)的電流時(shí),要使用電阻。將高電壓轉(zhuǎn)換成適于測(cè)量的低電壓時(shí),要使用電阻分壓器。但是,當(dāng)信號(hào)為交流時(shí),特別是頻率很高時(shí),會(huì)產(chǎn)生各種各樣的危害。讓我們用實(shí)驗(yàn)來(lái)加以證實(shí)。
在電源電路中,經(jīng)常要檢測(cè)負(fù)載中流過(guò)的電流,因此需要過(guò)電流限制、過(guò)電流保護(hù)的電路。此時(shí),將檢測(cè)出的電流轉(zhuǎn)換成電壓,如圖1所示,簡(jiǎn)單的方法是將對(duì)電路無(wú)影響的低電阻直接串聯(lián)插人到電路中。此方法常被用于電源、電力電子電路中。
圖1 檢測(cè)電子電路中流過(guò)的電流的情況很多

在必須進(jìn)行非接觸、高絕緣時(shí)的電流檢測(cè)時(shí),如圖2所示,如果是直流信號(hào),應(yīng)用霍爾元仵組成的電流傳感器;如果是交流信號(hào),使用電流互感器(CT)的例子很多。圖1所示的電路是不需要絕緣的電路的電流檢測(cè)電阻的使用例子。一般地,為了變成低電阻值,常使用照片1所示的繞線型的滲碳電阻,這是因?yàn)闄z測(cè)大電流的情況很多,消耗功率變大。
在圖1所示的電路中的檢測(cè)電壓Vs,由電路中流過(guò)的電流I0和檢測(cè)電阻RE1或Rs決定。因此要提高電流檢測(cè)的,變成了提高所使用的電阻的的問(wèn)題。
圖2 非接觸式測(cè)量電流的使用霍爾傳感器和電流變壓器

當(dāng)流過(guò)的電流為直流信號(hào)且低頻時(shí),幾乎沒有問(wèn)題;但當(dāng)流過(guò)的電流為交流信號(hào)或是脈沖信號(hào)時(shí),必須要注意電阻的電阻值會(huì)隨頻率變化。因滲碳阻抗、釉線阻抗是繞線結(jié)構(gòu),故電感L,大,低電阻值時(shí)不能忽視。
電阻器的端子間的阻抗值用
表示,在高頻段使用時(shí),當(dāng)然要選擇電感Ls小的品種。
圖2是實(shí)測(cè)容許電力5W、0.47Ω的滲碳電阻端子間的阻抗值Ls的例子。在F=100kHz附近,阻抗值開始上升,在F=1MHz附近時(shí),阻抗值達(dá)到約1Ω。測(cè)定串聯(lián)阻抗Ls時(shí),也存在0.14 μH。
圖 3 0.47Ω,5W滲碳電阻的電阻-頻率特性(F=10k~1OMHz)

繞線構(gòu)造的電阻,從高頻上看,與RL串聯(lián)電路等價(jià)。因此在100kHz以上的正弦波或處理脈沖的開關(guān)電路中使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生很多的問(wèn)題。
如果RL串聯(lián)電路上流過(guò)一定電流,用示波器觀測(cè)其兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電壓時(shí),需研究電阻具有的電感成分所帶來(lái)的影響。
圖4 是脈沖發(fā)生器上升時(shí)間為20ns,經(jīng)由50Ω終端用串聯(lián)電阻,測(cè)定0.47Ω的端子間電壓的例子。電阻上流過(guò)的電流為I=5÷50=100(mA),0.47Ω兩端所產(chǎn)生的電壓應(yīng)該約為47mV,而在電流上升時(shí),卻出現(xiàn)了大的電壓。實(shí)際檢測(cè)的電壓是用線光標(biāo)表示的48mV。
圖4 0.47Ω電阻,流過(guò)脈沖電流時(shí)的端子電壓波形…注意峰值波形

要想不產(chǎn)生上述問(wèn)題,應(yīng)使用等價(jià)的串聯(lián)電感Ls小的電阻,即氧化金屬薄膜型電阻或金屬板電阻。圖5就是表示電流檢測(cè)用的金屬板電阻的例子。
圖5 金屬板電阻(2W,0.05Ω)

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