PCBトラックを使用した電流検出抵抗

センス抵抗の購入を節約して、PCBトラックを使用したい。最大2.5Aを検知する必要があり、0.1オームの抵抗を持つようにトレースを設計したいと思いました。これは良いアプローチですか？また、1オンスの銅の厚さを想定して、トラックの長さと幅を決定する方法に関する計算を誰かが共有できますか？

2つの主な欠点は、精度に関連するものです。初期許容値と温度係数です。

初期許容差

PCBは、許容誤差が緩く作られています。銅の厚さは公称であり、正確に制御されていません。エッチング幅にも大きなばらつきがあります。運が良ければ最初は断面積の精度が20％に達するかもしれませんが、そうでない場合ははるかに悪くなります。

温度係数（tempco）

純粋な金属は急な温度係数を持ち、銅は0.4％/ Cです。これは、25℃の温度変化に対する抵抗の10％の変化です。抵抗器は、ゼロに近い温度係数を持つように設計された合金から作られています。

電流が流れているかどうか、またはフィードバックループ内にある電流制御コンバーターの電流検出素子についてさえ検出するには、問題ないかもしれません。あらゆる精度の測定を行うには、ディスクリート電流シャント抵抗を使用します。

ディスクリート抵抗は、トラックよりもはるかに高い電力処理を行います。そして、あなたが破局的にそれをオーバーロードする必要がある場合、それは交換することができますが、トラックを失うとボードを破壊します。

まず、すでに提供されているすべての回答に同意します。ただし、要件を単純に変更するだけで、このソリューションは思ったほど法外にならない場合があります。

著者によって提供された設計パラメータは、0.25Vの低下と0.6Wの電力損失に解決されます。通常の電流センサーは0.6〜5mOhmsの抵抗でわずか1〜10mVで動作することを考えると、これは多すぎます。

1-10mVの電圧差が計画されているどの回路とも互換性がある場合、必要な銅線の長さはミリメートルではなくてもセンチメートルに減少します。さて、PCBに入力から出力への電力トレースがすでにある場合、電流センスのためにPCBを利用してみませんか？電位差はすでにそこにあります！その痕跡を燃やすとPCBが破壊されるという主張はすぐに無効になります。

2番目に有声な議論は熱係数です。非常に有効なポイント。ただし、PCBの電源トレースには、抵抗よりもはるかに高い熱消費容量があると思います。実際、正しく行われると、それは周囲環境になります。もちろん、まだ十分に正確ではありませんが、要件を確認していません。@ neil-ukが指摘したように、電流の流れを検出するだけで十分なアプリケーションがあります。または、通常の数倍の電流での突然のスパイク（モーターの失速など）。

別の引数は、初期トリムです。はい、大量生産ではそれはもっともらしくありません。ただし、1回限りのプロジェクトの場合は、細かいサンドペーパーを注意深く塗布することで簡単に行えます。

要するに、他の人と同じように、これはお勧めしません。しかし、私はそれがいくつかの特定の状況で実行可能で許容できると信じています。

更新

アプリのノートを読んでいて、MicrochipからAN894に出会いました。3ページでは、「図3：PCBシャント抵抗」が、高精度が要求されない設計の有効なオプションとして見つかります。

銅抵抗器は、温度とともに抵抗が増加します。摂氏1度あたり約0.4％です。そのため、抵抗が不十分になります。しかし、おそらくそれで大丈夫です。温度が25度上がると、抵抗が10％増えることに注意してください。

基本的に、実際の抵抗を測定する方法、またはトレースの温度を知る方法がある場合は、温度変化を補正できます。通常、それは実用的ではありません。

断面が均一な金属抵抗器の抵抗を計算する方法は次のとおりです。

R =ρ* l /A。

Rは抵抗、ρは材料のバルク抵抗、lは抵抗器の長さ、Aは抵抗器の断面積です。トレースの場合、断面積はトレースの厚さ*トレースの幅です。

銅の場合、ρは1.72 * 10 ^ -8オームメートルです。したがって、すべての幅と高さ、長さにはメートルを使用して、単位の間違いを避けてください。

銅のセンス抵抗を使用するかどうか、および機能する可能性のある寸法を計算する方法の評価に役立つことを願っています。

わかりました。2つあります。

まず、BITTELE計算機によると、2.5 Aの電流容量の場合、トレース幅は少なくとも42ミルでなければなりません。ここで、0.1オームに到達するには、トレース長が約8.3インチでなければなりません。PCBスペースのコストが1ドルの抵抗のコストを相殺できるかどうかはわかりません。

第二に、製造公差があります。メッキの厚さは変化する可能性があり、トレースが狭くなるオーバーエッチングがあります。したがって、このシャントの値はボードごとに異なります。チップ抵抗の標準的な0.5％〜0.1％の許容値に到達するには、抵抗の個別のキャリブレーションを採用する必要があり、コストが高くなります。

ここで、保証された1ドルのSMT抵抗の代わりにPCBトレースを使用するのが良いかどうかを判断します。

おそらくセラミック基板PCBでこれを行うことができます。通常のFR4ではそれを行うことができますが、許容誤差が悪くなり、温度係数がひどくなります。

2.5A、0.1オームの場合、275mmの1mmトレースが必要です。

Saturn PCBツールキット。

ただし、電流検出抵抗器、またはAllegro MicroSystemsなどのホール効果センサーをお勧めします。

他の答えはこれの方法をかなりよくカバーしています。基本的には、計算機を使用してトレースの幅と長さを計算します。しかし、これらのコメントは非常に慎重すぎると思います。モーターの失速、過電流、またはそのようなものを検出しようとしているだけなら問題ないと思います。私はこれを以前にうまくやったことがある。

どのような精度が必要かを理解する必要があります。それが非常に低い場合は（この方法を考えると、そうであるはずです）、シャント電圧をどれだけ下げても、その精度を得ることができるかを考えます。低いvRefから始めて、10〜20ポイントの解像度で解決すると、シャント抵抗を大幅に下げることができます。