原板和替换板使用同型号的10 mΩ分流电阻,电流检测放大器的增益也相同,替换板的读数却随负载增加而越来越高。遇到这种现象,先核对放大器的两根检测线分别从哪里取样。 如果检测范围包含了一段承载负载电流的铜箔,放大器会把这段铜箔上的压降也算进去。两份原理图可以完全一致,两块PCB测到的电压却不同。
电子产品世界网的《利用双焊盘检测电阻实现的高精度开尔文检测》讨论了这种取样方式。对PCB抄板(PCB Reverse Engineering)而言,它提出了一个容易被通断测试掩盖的问题:万用表能证明两点相连,却不能证明两点在负载电流流过时仍然等电位。
多算0.5 mΩ,会带来多大误差?
以一个假设算例说明。5 A电流流过10 mΩ分流电阻,理想压降为50 mV。如果恢复板把一根检测线接在稍远的铜箔上,两个取样点之间额外包含了0.5 mΩ载流路径,而且全部5 A电流都经过该段路径,放大器输入端就会多出2.5 mV。
| 分流电阻本身的压降 | 5 A × 10 mΩ = 50 mV |
| 计入额外载流路径后的压降 | 5 A × 10.5 mΩ = 52.5 mV |
| 软件仍按10 mΩ换算的电流 | 52.5 mV ÷ 10 mΩ = 5.25 A |
| 相对实际电流的误差 | +5% |
这里的0.5 mΩ是为了展示误差量级,并非某种焊盘的固定值。关键在于额外电阻位于哪条路径上:承载5 A的铜箔会产生可观的压降;一根仅连接高阻抗放大器输入端的检测线,并不会因为自身也有0.5 mΩ电阻就产生同样的误差。TI:低侧电流检测电路的PCB布局
恢复PCB布局时,哪些细节值得单独记录?
开尔文取样(Kelvin sensing)的做法,是让负载电流走功率路径,让放大器通过独立的检测线读取分流电阻两端的电压。恢复布局时,建议在局部放大图上标出四个位置:负载电流从哪里进入、从哪里流出、检测正端从哪里引出、检测负端从哪里引出。
对于两端子贴片分流电阻,应结合原板和该料号的推荐焊盘,核对两根检测线的引出位置。尤其注意低侧检测电路:如果原板从电阻低端焊盘单独引出检测负线,恢复板却就近接入大面积地铜,两者虽然都标为GND,负载回流经过地铜时仍可能在取样点之间产生压差。对于四端子器件,则要按原厂端子图分别确认载流端和检测端,不能凭外形猜测。电子产品世界:不同连接方式对电阻测量的影响
怎样用原板和恢复板定位误差?
在两块板上使用同一负载和固件,以独立参考仪表记录实际电流。选择零电流和至少两个稳定的非零负载点,按下面的顺序比较。毫伏级测量应固定探针落点,避免两次测试实际测了不同的铜段。
| 分流电阻规定的取样位置 | 相同实际电流下,两板的压降是否一致 | 若此处已有差异,先查料号、阻值公差、温升及探针位置 |
| 放大器两个输入引脚之间 | 输入差分电压是否与本板分流电阻取样电压一致 | 若差值随负载增加,优先核对共用载流铜段及回流路径 |
| 放大器输出、ADC原始码值和最终读数 | 偏差最早出现在哪一级 | 输入一致而显示不同,再查增益、参考电压和软件换算 |
零电流时就存在的偏差,可优先检查失调与零点校准;随电流近似成比例增长的偏差,则值得先查有效取样电阻与增益。不要仅靠一个负载点修改校准系数。 单点读数被调准后,仍无法判断改动补偿的是固定偏移、比例误差,还是只在当时温度下出现的偏差。
面向全球制造,交付资料怎样写才有用?
如果制造图只写“R15:10 mΩ、1%”,异地团队能据此核对阻值,却无法知道哪一段铜箔属于测量边界。建议随PCB工程一起交付三项资料:带四个位置标注的取样局部图、含完整制造商料号和端子定义的物料清单,以及原板与首件在相同负载下的对照记录。 误差限值要写清是相对于读数还是满量程,特别是低电流区,两种口径的差别很大。
验收时,比“电流显示正常”更有用的问题是:在相同实际电流下,新旧两块板是否从分流电阻的相同位置,读到了相同的毫伏信号? 这个问题一旦有了测量记录,下一家工厂即使换了仪器或采购渠道,也能沿着同一条证据链复核。
我要赚赏金
