罗姆 | 大功率、低阻值检流电阻器的基础与应用

Release time:2023-08-16
author:AMEYA360
source:网络
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  检流电阻器的基础知识电路中的电流检测技术多种多样。其中最简单和最常见的方法之一是使用专用的检流电阻器。如下图所示,这种电阻器有两种用法。其一是图左侧的分流配置,其中大部分电流流经检流电阻器,而已知比例的电流流经电流表。该比例是已知电流表电阻和已知分流电阻的比例函数,因此可以计算出电路中的总电流。其二是图右侧的串联感测拓扑结构,其中所有电流都流经阻值较低的检流电阻器,再用高阻抗万用表测量其两端的电压。这样,电路中的总电流就可以运用欧姆定律轻松计算出来。

罗姆 | 大功率、低阻值检流电阻器的基础与应用

  很明显在这两种检流电阻拓扑中,电阻器会以热量的形式损耗部分功率。为了尽量减少功率损耗,应该尽量缩小检流电阻器的尺寸,不过这样会增加检测电路中的噪声。为实现令人满意的设计性能,必须谨慎权衡检测精度与功耗。

  在选择检流电阻器时,还必须根据高温条件下的二阶效应仔细衡量。器件本身的电阻值会随着温度的升高而增大,如果电阻器无法得到充分冷却,那么必须考虑到在检测过程中的这种非理想状态。同样,当检流电阻器发热升温,达到特定温度后,必须降低容许的总功率损耗。通过仔细选择电阻器结构、封装几何结构和PCB布局等,可减轻温升所带来的不良影响。

  检流电阻器的应用检流电阻器可用在从低电流穿戴式设备到大功率电动汽车等众多应用中。然而,无论在哪种应用中,都适用一些通用的原则。选择电阻器时必须考虑合适的阻抗和检测范围。此外,还要全面考虑电阻因发热而产生的功率损耗问题。下图展示了两种常见的应用,一种用于电流较大的多相电机驱动器,另一种用于低电流的电池监控器。

罗姆 | 大功率、低阻值检流电阻器的基础与应用

  在图2左侧的电机驱动电路中,检流电阻器用于监测经过低边晶体管流经电机绕组各相的电流。差分放大器用于检测感应电压并将其馈送至控制器IC中的模数转换器(ADC)。控制器IC使用该电压反馈来计算电机电流的大小和相位,进而控制晶体管驱动器的时序。

  在图2右侧的电池监控电路中,通过专用电池管理IC上的ADC来测量流入和流出锂电池组的电流。这通常用来控制电池的充电,让充电过程遵照特定电流曲线。此外,同一电阻器也可以用来检测电池释放的总电量,为上游用户界面提供剩余电量读数。

  大功率检流电阻器的分类检流电阻器有两种不同的制造方式。第一种是基于传统的厚膜电阻结构,如下图所示,即在陶瓷衬底上印刷电阻膏经过烧结后,用激光调阻使电阻达到目标阻值,再经过涂装和组装,最终制成表面贴装型电阻器。

罗姆 | 大功率、低阻值检流电阻器的基础与应用

  第二种方式是使用金属合金作为电阻结构,将其直接焊接到接触电极上。合金配方对于确定阻值及其热特性至关重要。这种电阻结构具有出色的功率和热性能表现,但其制造成本较高。下图给出了一个示例。

罗姆 | 大功率、低阻值检流电阻器的基础与应用

  除基本结构不同外,检流电阻器还具有多种封装形式,以满足不同的应用需求。传统的Top Mount封装形式成本最低,但额定功率也最低。Rear Mount封装形式可以使电阻元件与下层PCB之间直接接触散热,散热性能更出色。最后,长边电极型电阻则采用反向长宽比,这更大程度地扩大了引脚表面积。引脚可以提供良好的散热路径,因此在所有检流电阻器中这类产品的额定功率最高。

  ROHM的大功率检流电阻器产品阵容ROHM提供了丰富的产品阵容,可以满足各种应用对额定功率和电阻值等性能变量的不同需求。下图展示了ROHM的各系列分流电阻器及其性能范围。

罗姆 | 大功率、低阻值检流电阻器的基础与应用

  在金属板型分流电阻器领域,ROHM拥有PSR、GMR、PML和PMR系列产品。PSR系列主要是0.1mΩ~3mΩ范围的大电流、超低阻值电阻器。GMR系列支持5mΩ~220mΩ的更大阻值范围,并具有优异的温度特性。PM(PML和PMR)系列涵盖的阻值范围更宽,是适用于低功率应用的通用设计。

  在厚膜分流电阻器领域,ROHM推出了LTR/LHR和UCR系列产品。LTR/LHR系列电阻器是1W~4W的低功率产品,具有优异的温度特性。LTR/LHR系列进一步优化了温度特性,仍然专注于低功率应用领域。而UCR系列则是适用于0.5W以下应用的通用产品。

  ROHM开发并确立了一系列创新型结构和设计技术,打造出性能显著优于普通产品的出色产品群。例如GMR系列电阻器的热性能,通过采用ROHM自有的触点结构和特有的合金材料,实现了出色的温度系数。相较于普通产品,在3W功耗耗散功率条件下ROHM产品的表面温度降低了57%。这使得在设计阶段就可以采用更低的温度降额,从而可以节省空间并降低成本。

  不仅如此,ROHM还开发出特殊的封装技术,例如长边电极和背面贴装(face-down)技术。如下图所示,长边电极产品优化了散热路径,通过接触散热将热量释放到周围路径中,这样就可以获得更高的额定功率并改进温度降额曲线。

罗姆 | 大功率、低阻值检流电阻器的基础与应用

  结语检流电阻器是用来监控众多电子设备中的电流的常见电路元件。ROHM已经开发出多种材料、结构和封装技术,打造了丰富的检流电阻器产品阵容,支持从低功率的通用设计到大电流高精度配置的各种应用领域。用户可根据总功率、总阻值和温度系数,在厚膜拓扑和金属拓扑结构中进行选择。在这些系列产品中,ROHM通过优化长宽比和封装结构,致力于更大程度地降低总成本并减少电路板面积,同时更大程度地提高性能。

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罗姆漫画第二弹 | 成为超级工程师的第一步!
罗姆漫画第一弹 | 电机驱动器课堂开课!
  罗姆"R课堂"应各位工程师的要求,开启了全新漫画系列“Sugiken老师的电机驱动器课堂”!目的是让参与电机设备开发和设计的工程师,特别是面向三相无刷电机驱动电路亦或是初学者们告别从前枯燥无趣的文字,在轻松的漫画氛围中同样可以掌握电机驱动器知识。  现在让我们跟着主人公一濑学,一起进入Sugiken老师的电机驱动课堂吧!  详细解读  前言  电机已经被广泛应用于家用电器、计算机相关设备、工业设备和汽车等众多领域。  全球每年的电机产量约为100亿台,而且对电机需求还在不断上升。  另一方面,据统计,电机的耗电量约占全球总耗电量的50%,从应对全球能源问题的角度看,不仅电机本身要更省电,而且高效的电机驱动和控制方法也非常重要。  因此,参与需要使用电机的设备开发和设计的工程师数量也在不断增加,其中也有不少人是第一次从事电机设备相关的工作。  考虑到这些情况,本课程的内容设置属于入门级,适合从事电机设备开发和设计的工程师,再具体一点讲,很适合三相无刷电机驱动电路的开发和设计工程师,也很适合初学者。  首先,我们先来了解以下两个主题,这会帮助我们了解什么是电机驱动器。电机驱动器IC的作用电机驱动器IC与电机设备之间的关系  电机驱动器的作用  用来使电机旋转(驱动电机)的集成电路(IC)通常被称为“电机驱动器IC”或“电机驱动IC”,在某些情况下还会被称为“电机驱动器”。市场上的电机驱动器IC种类非常多。  那么,为什么需要用电机驱动器IC来让电机转动呢?  下面我来简单解释一下这其中的原因。首先,电机之所以能够转动,是由于构成电机的电磁体和永磁体会产生吸引力和排斥力。为了使电机持续转动,就必须切换电机多个电磁体各自的极性,并调整磁力的大小。而电机驱动器IC正是被用来控制电磁体的,也就是说,由它对电机中的绕组(线圈)所流电流的顺序和电流的大小进行控制。  当然,世界上也有不使用电机驱动器IC的情况。比如,有一种电机可以通过机械开关来控制电流,从而实现电机旋转。不过,如果使用电机驱动器IC,就可以进行更复杂的控制和电流量调整了。另外,使用微控制器也可以实现与电机驱动器IC相同的功能。只要创建一个程序能够控制线圈通电开关即可。但是这也涉及到成本是否合适、程序开发的时间与精力等方面的考量。综合来看,电机驱动器IC的价格相对便宜,并且在驱动电机方面可以达到与微控制器同等甚至更好的效果,因此得以广泛应用。  电机驱动器IC与外围电子元器件一起被安装在电路板上。电路板可能内置在电机中不可见,也可能安装在电机的侧面,还有可能与电机分开被一并配置在配套设备的电路板上。然后,电机被安装在空调、电脑或汽车等配套设备中,用来使风扇、滚筒、磁盘和轮胎等旋转。  *各种应用场景示例  近年来,配备这种电机的设备需要更节能、更安静,因此在设计电机时必须满足这些要求。另外,电机的性能还会受到流过线圈的电流变化(电流控制程度)的影响。因此,控制这些因素的电机驱动器IC是让电机高效率、低振动(节能、静音)旋转的重要器件。  关键要点  需要用电机驱动器IC来控制流过电机绕组(线圈)的电流顺序和电流大小。  尽管也有不使用电机驱动器IC的驱动方法,但由于电机驱动器IC的价格相对便宜,并且在驱动电机方面可以达到与微控制器同等甚至更好的效果,因而得以广泛应用。  接下来,我将为您介绍电机驱动器与电机设备之间的关系。  电机驱动器与电机设备之间的关系  在接下来的讲解中,将会出现电机设备的组成和各部分相关的一些术语,比如电机驱动器IC、由电机驱动器IC和外围元器件组成的电机驱动器(电机电路)、当电机驱动器与电机机身组合并通电时便会执行预期工作的“电机”、安装了该“电机”的设备等。请大家结合图片来了解它们的含义和定位。  当然,仅凭电机驱动器IC一种器件是做不了什么的。只有将它与电机的绕组(线圈)连接起来,并从电源获得电力之后才能构成使电机旋转的驱动电路。这部分的目标是通过电机驱动器将电能有效转换为机械能(旋转动力),激发出电机机身的能力。另一方面还需要认识到,很难激发出超过电机机身固有特性的性能。  由电机驱动器和电机机身组成的“电机”,需要具备高效率、低振动、低噪声等特性。将电机安装在配套设备上之后,这些特性会体现在设备的节能性能和静音性能上。因此,电机驱动器的电机驱动性能将会影响设备的性能(节能、静音)。另外,电机驱动器还需要同时考虑电气可靠性和运动体(电机)的机械可靠性。  在控制方面,有一种说法是“如果不充分了解控制对象就控制不了控制对象”。也就是说,要想设计出好的电机驱动器,需要先了解电机的结构、旋转原理、在配套设备(应用产品)中的使用方式、以及应用需求。后续我将会依次为大家介绍电机的工作原理、电机的控制方式以及电路配置等基础知识。  关键要点  了解电机驱动器IC、由电机驱动器IC和外围元器件组成的电机驱动器(电机电路)、由电机驱动器与电机机身组合而成的“电机”、安装了该“电机”的设备等相关术语的定位与关系。  在控制方面,有一种说法是“如果不充分了解控制对象就控制不了控制对象”。  也就是说,要想设计出好的电机驱动器,需要先了解电机的结构、旋转原理、在配套设备中的使用方式、以及应用需求。  本文作者Sugiken老师简介  应用在ROHM的电机LSI事业部任技术主干(专家)之职,负责为电机驱动器IC开发提供各种技术方面的建议与指导,也负责开发旨在改善电机特性的新驱动算法,并担任公司内部和外部电机相关培训课程的讲师,还会举办一些电机技术讲座等活动。
2025-12-09 16:02 reading:297
工程师召集!利用罗姆碳化硅模块的优势来助力汽车应用的未来发展
  近年来随着电动汽车市场的不断扩大,对高性能、高效率的功率半导体器件的需求也在持续增长。碳化硅芯片以其出色的耐高温、耐高压、低损耗等特性,成为电动汽车电机控制器、电池管理系统等关键部位的首选材料。  罗姆碳化硅业务布局,其贯彻垂直整合生产体系,通过第4代碳化硅晶圆及多类碳化硅模块,如 TRCDRIVE pack™(小型化、低寄生电感、散热好,适配主驱逆变器)、BSTB模块、HSDIP模块与2in1表面贴装模块(适用于OBC等)的性能优势与未来规划,为汽车电动化提供高效解决方案。  本次研讨会将向大家讲解罗姆碳化硅模块方面的知识内容。扫描海报二维码即可报名,参与还有机会赢取精美礼品!  01 研讨会提纲  1. ROHM碳化硅业务概述  2. 主流碳化硅模块产品介绍  3. TRCDRIVE pack™模块  4. BSTB模块  5. HSDIP20/2in1 SMD碳化硅模块  02 研讨会主题  利用罗姆碳化硅模块的优势  来助力汽车应用的未来发展  03 研讨会时间  2025年12月17日上午10点  04 研讨会讲师张子阳(高级工程师)  罗姆半导体公司的功率器件工程师,主要推广碳化硅等功率器件的推广和应用,深度了解碳化硅器件工艺及相关市场。  相关产品页面  · 二合一 碳化硅封装模块“TRCDRIVE pack™”  · 碳化硅塑封型模块“HSDIP20”  · 罗姆碳化硅功率器件系列产品  · 第4代碳化硅MOSFET  好礼●来袭  互动礼  观看研讨会并参与提问即有机会获取小米鼠标1个,共计15份。  宣传礼  转发研讨会文章/海报,同时将截图私信至罗姆微信公众号即有机会获取精美礼品1份。  专业微信群  标签打印机(30份)  微信朋友圈  车载手机支架(20份)  邀约礼  分享本次研讨会,邀请5位好友报名,并将好友报名手机号分享至罗姆公众号后台,即有机会获取30元京东卡1份,共计20份。  注意事项  1. 请注意,想获得以上好礼都需要报名研讨会并关注“罗姆半导体集团”微信公众号(微信号:rohmsemi)。  2. 每位用户仅可领取一种奖品,报名信息须真实有效。  3. 活动最终解释权归罗姆半导体集团所有。
2025-12-04 15:48 reading:318
罗姆课堂 | 诺顿定理:等效电路分析
  诺顿定理:等效电路分析  诺顿定理是一种通过将复杂二端网络等效替换为电流源与并联电阻的组合来简化电路分析的方法。借助这种方法,即便在电路中包含电压源或受控电源的情况下,也能准确计算负载上的电流与电压,进而减少复杂电路设计的工作量。例如,诺顿定理的特点在于:在电路设计与学习场景中,不仅常用于对放大器输出特性的评估,还易于应用于滤波器及放大电路的优化工作。  本文由罗姆和AMEYA360将从诺顿定理的基本原理、具体求解方法,到与其他分析方法的区别,进行通俗易懂的介绍。同时,也将对诺顿定理的使用要点进行整理归纳。  点击查看诺顿定理:等效电路分析全部内容  诺顿定理的基本原理  诺顿定理指出:“从两个端子看进去的任意复杂线性电路,均可等效替换为一个电流源(IN)与一个电阻(RN)相并联的电路。”此外,诺顿定理的证明与戴维南定理呈表里一体的关系,二者可相互转换,这是其显著特征。  所谓“线性电路”,是指电压与电流的关系保持线性的电路,通常指包含电阻、线性独立电源、受控电源等元器件的电路。即使电路中包含二极管、晶体管等非线性元件,在特定工作点附近,有时也可通过采用线性化等效电路来应用,但本文将主要聚焦于线性元器件展开论述。  构成诺顿等效电路的要素  要有效运用诺顿定理,必须准确理解构成其等效电路的要素。诺顿等效电路仅由两个元器件构成,即电流源与并联电阻(RN)。掌握这一结构后,即便面对看似复杂的电路,也能快速把握其核心本质。下文将对诺顿定理中的核心要素——诺顿电流与诺顿电阻,以及它们之间的相互作用进行说明。  诺顿电流  应用诺顿定理时,最终可得到一个名为IN的理想电流源。根据定义,IN是将两个目标端子短接(直接连接)时流过的电流。  具体而言,需将负载电阻替换为理想导体,再通过计算或测量得出流入该导体的电流大小。  理想电流源的特性是无论端子电压如何变化,都会持续提供恒定的电流IN。实际电路元器件并不具备无限大的内阻,但通过这种理想化处理,不仅能简化电路计算过程,还能更清晰地把握电流源与负载之间的相互作用关系。
2025-12-03 14:23 reading:327
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