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电流表的采样电路(如何利用蛇形走线设计一个0.05欧姆的采样电阻)

电流表的采样电路(如何利用蛇形走线设计一个0.05欧姆的采样电阻)同样用excel表格计算PCB走线载流能力,把以上满足条件的几组数据设计出来的导线的载流能算出来,如下图所示:(K为修正系数,一般覆铜线在内层时取0.024,在外层时取0.048,T为最大温升,单位为摄氏度(例如,60℃),A为覆铜截面积,单位为平方MIL(不是毫米mm,注意是square mil.)算出了满足阻值要求的PCB走线宽度和长度后,已经可以在PCB上画过这段导线了。例如,其中一组满足要求的数据的画法如图:但是,我们还要知道所设计的这个“电阻”的载流能是多大,如果需要流过的电流很大,而设计出来的“电阻”载流能力比它小,就有烧毁的可能。导体的载流能力可以用以下计算方法计算,I=KT0.44A0.725

有时候,在设计电路时,需要用到一个阻值比较小的功率电阻作采样电阻,用来采样大电流。很多时候我们都会采用一个大封装的功率电阻来做,例如2010,1812,功率一般0.5W.但是我们有没有想过用pcb走线来设计一个采样电阻呢?下面介绍用PCB走线设计一个0.05欧姆的方法。

先认识一下物理知识:导体的电阻率公式:R =ρL/S,其中 ρ 是特定导体的电阻率, L 是导体长度, S 是导体截面积。

由上述的导体的电阻率公式可以知道,要用PCB走线设计出0.05欧姆,必须要知道pcb导体的电阻率,走线的长度,走线的横截面积。PCB导体材料是铜,而铜的电阻铜的电阻率查表可得:1.75×10E-08 走线的横截面积可以由走线宽度和覆铜厚度计算得到,PCB覆铜厚度有1OZ 1/2OZ 1/3OZ等。走线的宽度和长度不能马上知道,需要计算才能得出。为了计算方便,我们可以用EXCEL表格来把一些满足要求的值算出来 。如下所示:

电流表的采样电路(如何利用蛇形走线设计一个0.05欧姆的采样电阻)(1)

由上图可知,通过excel表格算出了几组满足要求的数据。

  1. 当覆铜厚度是1OZ,走线宽度是1mm,走线长度是10cm时,PCB走线导体电阻计算出来的结果是0.05Ω。
  2. 当覆铜厚度是1/2OZ,走线宽度是1mm,走线长度是5cm时,PCB走线导体电阻计算出来的结果是0.05Ω。
  3. 当覆铜厚度是1/3OZ,走线宽度是1mm,走线长度是3.5cm时,PCB走线导体电阻计算出来的结果是0.052Ω。
  4. 当覆铜厚度是1OZ,走线宽度是2mm,走线长度是20cm时,PCB走线导体电阻计算出来的结果是0.05Ω。
  5. 当覆铜厚度是1/2OZ,走线宽度是2mm,走线长度是10cm时,PCB走线导体电阻计算出来的结果是0.05Ω。
  6. 当覆铜厚度是1/3OZ,走线宽度是2mm,走线长度是7cm时,PCB走线导体电阻计算出来的结果是0.05Ω。

算出了满足阻值要求的PCB走线宽度和长度后,已经可以在PCB上画过这段导线了。例如,其中一组满足要求的数据的画法如图:

电流表的采样电路(如何利用蛇形走线设计一个0.05欧姆的采样电阻)(2)

但是,我们还要知道所设计的这个“电阻”的载流能是多大,如果需要流过的电流很大,而设计出来的“电阻”载流能力比它小,就有烧毁的可能。导体的载流能力可以用以下计算方法计算,

I=KT0.44A0.725

(K为修正系数,一般覆铜线在内层时取0.024,在外层时取0.048,T为最大温升,单位为摄氏度(例如,60℃),A为覆铜截面积,单位为平方MIL(不是毫米mm,注意是square mil.)

同样用excel表格计算PCB走线载流能力,把以上满足条件的几组数据设计出来的导线的载流能算出来,如下图所示:

电流表的采样电路(如何利用蛇形走线设计一个0.05欧姆的采样电阻)(3)

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