Resistencia de detección actual utilizando pistas de PCB

Los dos principales inconvenientes están relacionados con la precisión: la tolerancia inicial y el coeficiente de temperatura.

Tolerancia inicial

PCBs se hacen a tolerancias sueltas. El espesor del cobre es nominal, no controlado con precisión. Incluso el ancho de grabado está sujeto a grandes variaciones. Es posible que logres un 20% de precisión en el área de la sección transversal para empezar si tienes suerte, y mucho peor si no lo eres.

Coeficiente de temperatura (tempco)

Los metales puros tienen un tempco empinado, el cobre es de 0.4% / C. Eso es un cambio del 10% en la resistencia para un cambio en la temperatura de 25C. Los resistores están hechos de aleaciones que han sido diseñadas para tener un tempco cercano a cero.

Para detectar si una corriente está fluyendo o no, o quizás incluso para el elemento sensor de corriente en un convertidor controlado por corriente en el que está dentro de un bucle de realimentación, podría estar bien. Para medir cualquier cosa con una apariencia de precisión, use una resistencia de derivación de corriente discreta.

Una resistencia discreta tendrá un manejo de potencia mucho mayor que una pista. Y si lo sobrecargas catastróficamente, puede ser reemplazado, mientras que perder una pista destruiría el tablero.

Primero, permítame decirle que estoy de acuerdo con todas las respuestas ya proporcionadas. Sin embargo, con un simple cambio de requisitos, esta solución podría no ser tan escandalosa como parece.

Los parámetros de diseño proporcionados por el autor se resuelven en caídas de 0.25V y 0.6W de pérdida de potencia. Esto es demasiado, considerando que los sensores de corriente normales operan desde tan solo 1 ~ 10mV sobre resistencias en 0.6 ~ 5mOhms.

Si la diferencia de voltaje de 1-10mV es compatible con cualquier circuito que se planifique, la longitud de cobre requerida se reduce a centímetros, si no a milímetros. Ahora, si la PCB ya tiene un seguimiento de potencia de entrada a salida, ¿por qué no aprovecharla para darle sentido actual? ¡El diferencial de voltaje ya está ahí! El argumento de que quemar ese rastro destruirá el PCB se anulará de inmediato.

El segundo argumento más expresado es el coeficiente térmico. Punto muy válido. Sin embargo, sospecho que la traza de potencia en PCB tendrá una capacidad de disipación térmica mucho mayor que la de una resistencia. De hecho, si se hace bien será ambiente. Todavía no es lo suficientemente preciso, por supuesto, pero no hemos visto los requisitos. Como @ neil-uk señaló, hay aplicaciones donde la detección del flujo de corriente es suficiente. O picos repentinos en corrientes varias veces por encima de lo normal (por ejemplo, parada del motor).

Otro argumento es el ajuste inicial. Sí, en la producción en masa no será plausible. Pero para proyectos únicos, se puede hacer fácilmente con una aplicación cuidadosa de papel de lija fino.

En resumen, al igual que otros, no recomendaría esto. Pero creo que es factible y aceptable en algunas circunstancias específicas.

ACTUALIZACIÓN

Estaba leyendo las notas de la aplicación y tropezó con AN894 de Microchip. En la página 3 puede encontrar "Figura 3: Resistencia de derivación de PCB" como una opción válida para diseños donde no se requiere alta precisión.

Las resistencias de cobre aumentan en resistencia con la temperatura. Se trata de un 0,4% por grado C. Eso los hace pobres resistencias. Pero quizás estés de acuerdo con eso. Solo tenga en cuenta que un aumento de 25 grados en la temperatura le dará un aumento del 10% en la resistencia.

En principio, si tuviera una forma de medir la resistencia real o una forma de conocer la temperatura de la traza, podría compensar el cambio de temperatura. Normalmente eso no es práctico.

La forma de calcular la resistencia de una resistencia de metal con una sección transversal uniforme es la siguiente:

R = ρ * l / A.

R es la resistencia, ρ es la resistividad en masa del material, l es la longitud de la resistencia y A es el área de la sección transversal de la resistencia. Para una traza, el área de la sección transversal es grosor de la traza * ancho de la traza.

Para el cobre, ρ es 1.72 * 10 ^ -8 Ohm-metros. Así que use medidores para todos sus anchos y alturas y longitudes para evitar errores con las unidades.

Espero que eso te ayude a evaluar si usar una resistencia de cobre y también cómo calcular las dimensiones que podrían funcionar.

Ok, veamos. Hay dos cosas

Primero, para una ampacidad de 2.5 A, el ancho del trazado debe ser de al menos 42 mils, de acuerdo con la calculadora BITTELE . Ahora, para llegar a 0.1 Ohm, la longitud del trazado debe ser de aproximadamente 8.3 pulgadas. No estoy seguro de si el costo del espacio de PCB puede compensar el costo de una resistencia de $ 1.

En segundo lugar, hay tolerancias de fabricación. El grosor del revestimiento puede variar, y hay un exceso de grabado que hace que la traza sea más estrecha. Así que el valor de esta derivación variará de una tabla a otra. Para alcanzar la tolerancia típica de resistencia de chip de 0.5% - 0.1%, necesitaría emplear una calibración individual de su resistencia, que costará mucho.

Ahora decide si es una buena idea usar el rastreo de PCB en lugar del resistor SMT de $ 1 garantizado.

Probablemente puede hacer esto en un pcb de cerámica. En el FR4 normal puedes hacerlo, pero la tolerancia será mala y el coeficiente de temperatura será horrible.

Para 2.5A y 0.1 Ohm, necesitarías 275 mm de traza de 1 mm.

kit de herramientas de PCB de Saturno.

Sin embargo, recomiendo una resistencia sensorial actual o un sensor de efecto Hall de Allegro MicroSystems o similar.

Las otras respuestas han cubierto bastante bien el cómo de esto. Básicamente solo usa una calculadora para calcular el ancho y la longitud de la traza. Pero creo que estos comentarios son demasiado cautelosos. Si solo estás tratando de detectar una parada del motor, sobrecorriente, o algo así, diría que está bien. He hecho esto con éxito antes.

Debes averiguar qué tipo de precisión necesitas. Si es muy bajo (debería serlo, dado este método), calcule cuánto puede reducir el voltaje de derivación y aún así obtener esa precisión. Si comienza con un vRef bajo, y luego se conforma con solo 10-20 puntos de resolución, debería poder reducir la resistencia de la derivación.