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对比6种电流测量方法的优缺点(二)

2020.10.26

  晶体管

  RDS(ON) -漏极到源极的导通电阻

  由于晶体管对电路设计来说是标准的控制器件,不需要电阻或消耗能量的器件来提供控制信号,因此晶体管被认为是没有能量损失的过流探测方法。晶体管数据表给出了漏极到源极的导通电阻(RDS(ON)),功率MOSFET的典型电阻一般在毫欧范围内。这个电阻由几部分组成,首先是连到半导体裸晶的引线(图6),这部分电阻影响了很多沟道特性。基于这个资料,流经MOSFET的电流可以用公式 ILoad = VRDS(ON) / RDS(ON)计算得出。

  由于界面区域电阻的微小变化和TCR效应,RDS(ON)的每个组成部分都会造成测量误差。通过测量温度,及用由温度引起的电阻预期变化来修正被测电压,可以对TCR效应部分地加以补偿。很多时候,MOSFET的TCR会高达4000ppm/℃,相当于温度上升100℃,电阻的变化达到40%。通常来说,这种测量方法的信号精度大约为10%~20%。从应用对精度的要求来看,对于提供过压保护来说,这个精度范围是可以接受的。

  对比6种电流测量方法的优缺点

  图6 ,N沟道增强型MOSFET的简化模型

  比率式 - 电流检测MOSFET

  MOSFET由成千上万个能降低导通电阻的并联的晶体管元胞构成。检流MOSFET使用一少部分并联元胞,连到共栅极和漏极,但源极是分开的(图7)。这样就产生了第2个隔离的晶体管,即“检测”晶体管。当晶体管导通时,流经检测晶体管的电流与流经其他元胞的主电流成一定比例。

  精度公差的范围取决于具体的晶体管产品,低的达到5%,高的可以达到15%到20%。这种方法通常不适合一般要求测量精度达到1%的电流控制应用,但适合过流和短路保护。

  对比6种电流测量方法的优缺点

  图 7

  对比6种电流测量方法的优缺点

  从上面的总结表可以看出,探测电路中电流的方法有很多种,要根据应用特定的需求来选择合适的方法。每种方法均有其优点和短板,这些因素都要在设计中加以仔细考量。
 


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