Resistor akal saat ini menggunakan trek PCB

Saya ingin menghemat dalam membeli resistor akal dan hanya menggunakan trek PCB. Saya perlu merasakan hingga 2.5A dan saya ingin merancang jejak sehingga memiliki resistensi 0,1 ohm. Apakah ini pendekatan yang baik? Adakah yang bisa berbagi perhitungan tentang cara menentukan panjang dan lebar lintasan dengan asumsi ketebalan tembaga 1 Oz?

Dua kelemahan utama terkait akurasi: toleransi awal, dan koefisien suhu.

Toleransi awal

PCB dibuat untuk menghilangkan toleransi. Ketebalan tembaga nominal, tidak dikontrol dengan akurat. Bahkan lebar etsa dikenakan variasi besar. Anda mungkin mencapai akurasi 20% luas penampang jika Anda beruntung, jauh lebih buruk jika tidak.

Koefisien suhu (tempco)

Logam murni memiliki tempco yang curam, tembaga 0,4% / C. Itu adalah perubahan 10% dalam resistensi untuk perubahan suhu 25C. Resistor dibuat dari paduan yang telah dirancang memiliki suhu mendekati nol.

Untuk mendeteksi apakah arus mengalir atau tidak, atau bahkan mungkin untuk elemen indera saat ini di konverter yang dikendalikan saat ini di dalam loop umpan balik, itu mungkin OK. Untuk mengukur sesuatu dengan kemiripan akurasi, gunakan resistor shunt arus diskrit.

Sebuah resistor diskrit akan memiliki penanganan daya yang jauh lebih tinggi daripada trek. Dan jika Anda harus membebani secara serampangan, itu bisa diganti, sedangkan kehilangan trek akan merusak papan.

Pertama, izinkan saya mengatakan bahwa saya setuju dengan semua jawaban yang sudah disediakan. Namun, dengan perubahan persyaratan yang sederhana solusi ini mungkin tidak keterlaluan seperti kedengarannya.

Parameter desain yang disediakan oleh penulis menyelesaikan penurunan 0,25V dan kehilangan daya 0,6W. Ini terlalu banyak, mengingat sensor arus normal beroperasi dari sesedikit 1 ~ 10mV lebih dari resistor dalam 0,6 ~ 5mOhms.

Jika diferensial tegangan 1-10mV kompatibel dengan rangkaian apa pun yang direncanakan, maka panjang tembaga yang diperlukan berkurang hingga sentimeter, jika bukan milimeter. Sekarang, jika PCB sudah memiliki jejak daya dari input ke output, mengapa tidak memanfaatkannya saat ini? Perbedaan tegangan sudah ada! Argumen bahwa membakar jejak itu akan menghancurkan PCB menjadi batal segera.

Argumen kedua yang paling banyak disuarakan adalah koefisien termal. Poin yang sangat valid. Namun saya menduga bahwa jejak daya pada PCB akan memiliki kapasitas disipasi termal yang jauh lebih tinggi daripada resistor. Bahkan, jika dilakukan dengan benar akan ambient. Masih belum cukup tepat, tentu saja, tetapi kami belum melihat persyaratannya. Seperti yang ditunjukkan @ neil-uk, ada aplikasi yang mendeteksi aliran arus sudah cukup. Atau lonjakan mendadak pada arus beberapa kali di atas normal (mis. Kios motor).

Argumen lain adalah trim awal. Ya, dalam produksi massal itu tidak masuk akal. Tetapi untuk proyek satu kali saja dapat dengan mudah dilakukan dengan beberapa aplikasi amplas halus yang hati-hati.

Singkatnya, sama seperti yang lain saya tidak akan merekomendasikan ini. Tapi saya percaya itu bisa dilakukan dan dapat diterima dalam beberapa keadaan tertentu.

MEMPERBARUI

Sedang membaca catatan aplikasi dan menemukan AN894 dari Microchip. Pada halaman 3 Anda dapat menemukan "Gambar 3: Resistor Shunt PCB" sebagai opsi yang valid untuk desain di mana presisi tinggi tidak diperlukan.

Resistor tembaga meningkatkan resistansi terhadap suhu. Itu adalah sekitar 0,4% per derajat C. Itu membuat mereka resistor miskin. Tapi mungkin Anda baik-baik saja dengan itu. Perlu diingat bahwa peningkatan suhu 25 derajat akan memberi Anda 10% peningkatan resistensi.

Pada prinsipnya, jika Anda memiliki cara untuk mengukur resistensi aktual, atau cara untuk mengetahui suhu jejak, Anda dapat mengimbangi perubahan suhu. Biasanya itu tidak praktis.

Cara menghitung resistansi resistor logam dengan penampang seragam adalah sebagai berikut:

R = ρ * l / A.

R adalah resistansi, ρ adalah resistivitas massal material, l adalah panjang resistor, dan A adalah luas penampang resistor. Untuk jejak, luas penampang adalah ketebalan jejak * lebar jejak.

Untuk tembaga, ρ adalah 1,72 * 10 ^ -8 Ohm-meter. Jadi gunakan meter untuk semua lebar dan tinggi dan panjang Anda untuk menghindari kesalahan dengan unit.

Harapan itu membantu Anda mengevaluasi apakah akan menggunakan resistor akal tembaga dan juga bagaimana menghitung dimensi yang mungkin bekerja.

Baiklah mari kita lihat. Ada dua hal.

Pertama, untuk 2,5 A ampacity, lebar jejak minimal harus 42 mil, menurut kalkulator BITTELE . Sekarang, untuk mencapai 0,1 Ohm, panjang jejaknya harus sekitar 8,3 inci. Saya tidak yakin apakah biaya ruang PCB dapat mengimbangi biaya resistor $ 1.

Kedua, ada toleransi manufaktur. Ketebalan pelapisan dapat bervariasi, dan ada etsa yang membuat jejak lebih sempit. Jadi nilai shunt ini akan bervariasi dari papan ke papan. Untuk mendapatkan toleransi resistor 0,5% - 0,1% chip yang khas, Anda harus menggunakan kalibrasi individual dari resistor Anda, yang akan menghabiskan banyak biaya.

Sekarang Anda memutuskan apakah ini ide yang baik untuk menggunakan jejak PCB daripada jaminan $ 1 SMT resistor.

Anda mungkin dapat melakukan ini pada PCB substrat keramik. Pada FR4 normal Anda bisa melakukannya, tetapi toleransi akan buruk dan koefisien suhu akan mengerikan.

Untuk 2.5A, dan 0,1 Ohm Anda membutuhkan 275mm jejak 1mm.

Saturn PCB toolkit.

Namun, saya merekomendasikan resistor akal sehat saat ini, atau sensor efek hall dari Allegro MicroSystems atau yang serupa.

Jawaban lain telah membahas dengan cukup baik bagaimana ini. Pada dasarnya cukup gunakan kalkulator untuk mencari jejak lebar dan panjang. Tapi saya pikir komentar ini terlalu berhati-hati. Jika Anda hanya mencoba mendeteksi kios motor, kelebihan arus, atau sesuatu seperti itu, saya akan mengatakan itu baik-baik saja. Saya telah melakukan ini dengan sukses sebelumnya.

Anda harus mencari tahu akurasi seperti apa yang Anda butuhkan. Jika sangat rendah (seharusnya, mengingat metode ini), maka cari tahu seberapa banyak Anda dapat mengurangi tegangan shunt dan masih mendapatkan akurasi itu. Jika Anda mulai dengan vRef rendah, dan kemudian hanya menyelesaikan resolusi 10-20 poin Anda harus bisa menurunkan resistensi shunt.