PCB-Strom-Shunt-Design

Ich möchte einen Shunt-Widerstand verwenden, um den Strom zu messen, der durch einen Abschnitt meiner Schaltung fließt. Ich entscheide mich zwischen der Verwendung eines handelsüblichen Shunt-Widerstands oder dem einfachen Zeichnen einer breiten Spur auf meiner Leiterplatte und dem Berechnen des Widerstands (und damit des Spannungsabfalls) dieses Abschnitts.

Was sind die Vor- und Nachteile der einzelnen Methoden und welche Methode ist Ihrer Erfahrung nach die beste? Für meine Anwendung ist die Genauigkeit nicht sehr wichtig (durchschnittlich fließen 10 A und ich muss Strom mit einer Genauigkeit von 1 A erkennen).

Soweit ich sehen kann, ist der Vorteil der Verwendung eines Shunt-Widerstands von der Stange die Präzision und Genauigkeit des Widerstands, aber es ist teurer und die Notwendigkeit des Lötens erhöht die Unsicherheit des Widerstands.

Das Zeichnen eines Abschnitts der Kupferbahn auf meiner Leiterplatte erscheint billiger und beseitigt die durch die Lötstelle verursachten Unsicherheiten.

Vielleicht möchten Sie Ihre Berechnung des Widerstands einer Kupferbahn durchführen. Kupfer ist sehr leitfähig und erzeugt einen sehr kleinen Widerstand (es sei denn, Sie machen die Kupferbahn sehr schmal).
Wie viele Leiterplatten werden Sie produzieren? Es wird ein ziemlicher Aufwand sein, Tausende von Leiterplatten genau zu messen, was wahrscheinlich nicht billiger ist, als ein paar gute Widerstände zu kaufen. Es macht auch keinen Sinn, dass Sie sagen, dass die Genauigkeit nicht wichtig ist, sich aber Gedanken über die Auswirkungen des Lötens auf die Genauigkeit machen.
Ich werde ungefähr 30 Leiterplatten produzieren. Muss jede Leiterplatte vermessen werden oder reicht eine Berechnung anhand des Leiterbahnmaßes? @PlasmaHH
@Marla Eine dünne Strecke wird nicht wirklich möglich sein, wenn man bedenkt, dass ich durchschnittlich 10 A über die Strecke schieben werde. Bei 10 A kann jedoch der Spannungsabfall über sogar einem kleinen Widerstand mit meiner Ausrüstung gemessen werden
@ user3095420: Das musst du sagen; Abhängig von der Qualität Ihres fabelhaften Hauses kann es einen erheblichen Fehler im Widerstand geben, der höher sein kann oder nicht als der Fehler, den Sie tolerieren können (was auch immer das ist). Sollte nicht schwer sein, einen 1% 1W 10mΩ Widerstand unter 30¢ zu finden
Guter Punkt. Vielleicht hätte ich zuerst rechnen sollen. Bei Ihren 10 Ampere kann ich sehen, dass Sie ein Signal von mehreren zehn Millivolt erhalten können.
Denken Sie daran, dass Kupfer auch einen ziemlich großen Temperaturkoeffizienten hat. Ein tatsächlicher Widerstand ist über einen größeren Temperaturbereich genauer.
Sehr guter Punkt zum Temperaturbereich @DaveTweed.
Ich glaube, wir haben hier eine leichte Perspektivverwirrung. Ich denke, @Marla meinte, dass Sie im Vergleich zu der Breite der Spur, die Sie normalerweise zum Tragen einer 10-A-Last verwenden würden , eine schmale Spur benötigen . Der dünnere Abschnitt in der Spur würde als Shunt-Widerstand fungieren und nein, ich glaube nicht, dass massenproduzierte Leiterplatten eine Abweichung von > 10% in der Spurenleitfähigkeit aufweisen würden, daher sollte die Überprüfung einiger aus jeder Charge funktionieren.
@PlasmaHH Meine Anforderungen sind ein durchschnittlicher Strom von 10 A und eine Genauigkeit von Geben oder Nehmen von 1 A. Der Grund für mein sofortiges Zögern beim Kauf eines handelsüblichen Widerstands ist, dass ich in der Vergangenheit für eine Stromerkennung von 30 A ausgelegt war und die Shunts für diese Bewertung jeweils > 20 US-Dollar lagen
@ user3095420: Vielleicht recherchieren Sie, bevor Sie voreilige Schlüsse ziehen? Ich weiß nicht, welche ausgefallenen Shunt-Widerstände Sie dort gekauft oder benötigt haben, aber ein 1% 10W 10mΩ-Widerstand (Bürdespannung von 300mV für 30A sollte für viele Anwendungen ausreichen) sollte nicht mehr als vielleicht 3 oder 4 Dollar kosten. es sei denn, Sie brauchen noch ausgefallenere Eigenschaften, die wir noch nicht kennen.
@ user3095420 Eine schnelle Überprüfung auf digikey.com ergab etwa 0,048 $ / Stück entweder für ein Durchgangsloch oder einen SMD-Widerstand im Bereich von 0,001-0,003 mOhm. Beide waren, iirc, 1% Toleranz und unter 100 Teile/Million/Celsius Grad Temperatur. Koeffizient.
@ RobhercKV5ROB Sie haben Recht, eine Suche auf DigiKey zeigt viele billige Lösungen. Ich lebe in Westaustralien, wo der Elektronikanbieter RS ​​Components ist, der etwa 1 % des digikey-Sortiments hat.
Siehe auch: Diese ausgezeichnete Referenz – TI Analog Engineer’s Pocket Reference – 4. Ausgabe – bietet einige nützliche Informationen zu Strom-/Spannungsabfall-/Hitze-/Sicherungsproblemen auf der Leiterplatte. Vor allem Seiten 55-68.

Antworten (1)

Die drei größten Fehler bei der Verwendung eines geätzten Kupferwiderstands sind die Kupferdicke, die Ätztoleranz der Kupferbreite und der Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstands.

Das fabelhafte Haus sollte Ihnen Toleranzen für die ersten beiden geben können.

Wenn die Platine plattierte Durchgangslöcher enthält, bildet sich auf Ihrer Nebenschlussschiene Kupfer, dessen Dicke nicht so gut kontrolliert werden kann wie das ursprüngliche Kupfer. Es hilft, sowohl die Dünnheits- als auch die Dickentoleranz zu verfolgen, wenn Sie den Shunt-Bereich vor der Lochplattierung maskieren können.

Bei 10 A benötigen Sie eine breite Spur, sodass die Auswirkungen seitlicher Toleranzen gering sind.

Der spezifische Widerstand tempco von Kupfer beträgt etwa 0,4 % pro Grad. Das ist eine 10%ige Änderung bei 25 Grad. Das bedeutet, dass ein Kupferstrom-Shunt Ihnen eher eine „Anzeige“ als eine „Messung“ gibt. Sie könnten die Temperatur der Platine messen und korrigieren, aber das klingt viel schwieriger, als überhaupt einen niedrigen Tempco-Widerstand anzugeben.

Wenn Sie die Ungewissheit des Widerstands durch all diese Begriffe tolerieren können, dann ist eine Kupferschiene an Bord eine billige und fröhliche Möglichkeit, das zu bekommen, was Sie wollen.

Wenn Sie eine höhere Genauigkeit wünschen und sich für eine gelötete Komponente entscheiden, sollten Sie die Verwendung eines Widerstands mit 4 Anschlüssen in Betracht ziehen. Dadurch werden Unsicherheiten in Bezug auf Leiterbahn- und Lotleitfähigkeit sowie Geometriedetails verringert.

Wenn der Platinenbereich vor dem Plattieren maskiert wäre, würde ein echter Shunt-Widerstand wahrscheinlich billig aussehen, wenn man schnell rät.
tolle zusammenfassung. Basierend auf allen bisherigen Beiträgen sieht es so aus, als wäre der Kauf eines Shunts sowohl billiger als auch genauer.
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