汽车电子系统中的电流传感：选择合适的电阻器

重地影响检测结果。

直到今天，在许多讲义和教课书中电阻合金康铜（Konstantan）依旧是绕线和冲压分流器的主要材料之一，尽管它具有良好的TCR，但其对铜的热电势高达40μV/K。由于10℃的温差导致400μV的电压误差，使用1毫欧的分流电阻检测4A电流，检测结果误差增大了10%。更为严重的是，假如考虑到电阻尺寸，经常被忽略的珀尔帖效应(Peltiereffect)可以通过接触面之间的相互加热或降温作用，将温差增大到20℃以上(非常极端的例子是电阻一端的焊接部位出现熔化)。即使检测电路在恒定电流状态下，由于珀尔帖效应(Peltiereffect)而产生的温差及温差电动势也会导致较明显的电流起伏。在切断电源之后，温差消失之前，仍然能够明显检测到电流，根据设计规格和阻值的不同，电流误差能有几个百分点或达到几个安培。上面提到的精密电阻合金与铜在热电动势方面完全匹配，上述的效应可以完全被忽略，例如，0.3mOhm电阻器会在切断100A的电流之后产生不到1μV的电压（对应于3mA的电流）。

长期稳定性

长期稳定性对于任何传感器都极为重要，因为即使在使用数年之后，用户仍希望它能够保持最初校准的精度。这意味着电阻材料必须耐腐蚀，而且在使用寿命周期内不得发生任何合金成分变化。介质均匀的复合合金Manganin、Zeranin和Isaohm经过严谨的锻烧和稳定处理从而达到热力学基本状态。这类的合金的稳定性可以保持在ppm/年范围内，就像百余年来Isabellenhütte（伊萨公司）凭借其作为国际检测定标的标准电阻器向世人所展示和证实的一样。

图表中展示了在140°C温度下工作超过1000小时的贴片电阻器的稳定性曲线。大约-0.2%的轻微漂移是由于生产过程中微小变形所导致的栅格缺损的所引起的，并且说明元件进一步趋于稳定，也就是说稳定性将变得更好。阻值漂移速度很大程度取决于温度，因此温度在+100℃时，这种漂移实际是检测不出来的。



四端子连接技术

在低阻值电阻器的情况下端子及引线的影响是不能被忽略的，因此必须直接连接电阻材料两端的附加端子来进行电压检测。

示例说明有缺陷的电阻结构和不恰当的布线设计会引起非常大的误差。一个10mOhm两端子绕线电阻，铜引线的电阻占据了总电阻的20%，而仅一小段4mm的铜引线便可使电阻产生100%的偏差。

尽管端子和引线的冗余电阻可以通过补偿校准来消除，但它对总电阻的温度系数有着极大的影响。（如下图所示）

尽管在本示例中，铜的比例极小，仅占2%（与上述示例中24%形成鲜明对比，TCR还是从接近零增至大约+80ppm/K。这意味着在产品规格书中给出所使用电阻材料TCR值的做法是绝对没有价值的。

由电子束焊接的合成材料Cu-Manganin-Cu制造的电阻器实际上具有非常低的端子电阻，并且通过合适的布线设计，可以重新使用两端子结构电阻器，通过合理布板设计、焊接等实现四端子连接性能。但是，在设计布局过程中，务必注意电阻器中的电流通路不能触及电压连接线（电压传感线路）。如果可能，应将传感线路从电阻器内部以微带线的形式连接到端子。

高功率负荷

由于与铜相比，电阻材料的热导性相对较弱，而且电阻器大多数使用厚度介于20-150μm之间的蚀刻结构的合金箔，因此不可能通过电阻材料将功耗转化成的热量传导到端子中。所以Isa-Plan系列电阻采用一种很薄的、导热性强的粘合剂来将电阻合金箔粘在一种同样具有良好导热性的基板上（铜或铝）。通过这种方式可以非常有效地将热量通过基板和端子散发到外部，最终实现相对很低的热内阻（通常为10-30K/W）。

反过来，这种结构的电阻可以在非常高的端子温度下满负荷工作，也就是说功率折减点在很高的温度下才出现；同时电阻材料的最高温度可以维持在较低水平，这就可以有效改善电阻的长期稳定性和因温度而引起的阻值变化。

使用复合材料的极低阻值电阻器，Manganin横截面积及机械强度非常之大，以至于无需使用任何基板，这也就意味着电阻材料具有非常好的导热性及相对低的热内阻。例如对于1毫欧的电阻，热内阻大约10K/W，对于100微欧的电阻，热内阻甚至只有1K/W。

低电感

目前的许多应用中需要检测和控制开关调制电流，因此分流器的寄生电感参数非常重要。表面贴装电阻器的生产中采用特殊的低电感平面设计并选择具有或不具有紧密相邻的波形纹结构。上面所提到的精密合金的抗磁性，金属底板结构以及四端子连接又进一步实现了低电感。

但是，由于电压取样连接线和电阻器构成了环状的天线结构，为了避免其间因电流通过产生的磁场和外围磁场而形成的感应电压，需要特别强调要使电压取样的信号线围成的区域越小越好，最理想的是