读数按固定比例偏高的小阻值分流电阻

标签: 电流检测 测量

现象

通过几毫欧的分流电阻（shunt）测得的电流，在所有电流下都偏高相同的比例：这是增益误差（gain error），而不是失调。分流电阻越小，误差越大。

原因

分流电阻为几毫欧或更小时，焊点电阻在检测元件的电阻中占相当大的比例 [O'Sullivan 2012]。如果放大器的检测连线从焊盘的外侧引出，放大器检测的就是流过分流电阻、焊盘和焊点整体的电流，因此在任何电流下，读数都偏高，偏高的比例为焊盘和焊点的电阻与分流电阻之比（焊盘误差）。例如，在 1 mΩ 分流电阻的检测路径中，100 µΩ 的焊盘和焊点电阻使每个读数都偏高，相对误差为 0.1。

如何确认

让已知电流流过分流电阻，并测量两次电压：一次在焊盘的外端，一次在分流电阻自身的端子（或其开尔文焊盘）上。两电压之差除以电流，就是焊盘和焊点的电阻；两电压之比减 1，就是读数的相对误差。

解决方法

用开尔文连接（Kelvin connection）把焊盘移出检测路径：采用四端子分流电阻，或把两端子分流电阻放在四焊盘（分离焊盘，split-pad）布局上 [O'Sullivan 2012]。LTC6101 的数据手册建议，除功率最低的应用外，都对检测电阻采用开尔文连接 [Analog Devices, LTC6101/LTC6101HV, Applications Information]。采用开尔文连接时，电流检测链工具中的焊盘电阻为零。

参考资料

• [O'Sullivan 2012]：毫欧级分流电阻中的焊点电阻；开尔文检测和分离焊盘检测。
• [Analog Devices, LTC6101/LTC6101HV, Applications Information]：检测电阻的开尔文连接。
• 电流检测：焊盘误差的例题和一项实验练习。