CN207992280U - 具有应力检测的微欧姆电流检测电阻 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有应力检测的微欧姆电流检测电阻，包括电阻本体、一对电流电极、一对电压测量电极、应力应变检测传感器和应力引线电极；电流电极、电压测量电极和应力应变检测传感器均设置在电阻本体的第一表面上；电流电极设置在电阻本体两端；电压测量电极设置在电阻本体两端且位于电流电极之间；电流电极与电压测量电极电隔离；应力应变检测传感器通过应力引线电极输出电阻本体的应力变化值。该微欧姆电流检测电阻采用标准四线开尔文连接方式，消除了导线电阻、接触电阻对电阻值精度的影响；通过应力应变检测传感器检测电阻本体的应力变化值，降低了电阻材料本体应力变化对电阻值精度的影响，从而提高了电流检测结果的准确度。

Description

具有应力检测的微欧姆电流检测电阻

技术领域

本实用新型涉及电流检测技术领域，尤其是涉及一种具有应力检测的微欧姆电流检测电阻。

背景技术

微欧姆电流检测电阻又称为采样电阻、取样电阻、电流感测电阻、电流传感器。微欧姆电流检测电阻串联在电路中用于把电流转换为电压信号进行测量。

由于新制造的电阻的加工应力会缓慢释放，以及在工作中由于电流自热效应会造成电阻材料本体微量的应力变化，因此经过一段时间后，会产生电阻值的漂移变化。另外，电阻装配后的应力(在IPC(Institute Of Printed Circuits，印制电路协会)标准中特别指出表面贴装器件PCB(Printed Circuit Board，印制线路板)允许的最大变形量为0.75％，变形原因复杂多样，包括加工过程的热应力和机械应力)也会造成电阻装配后的电阻值发生变化。因此微欧姆电流检测电阻的电阻值会随电阻材料本体应力变化而发生变化，从而影响电流检测结果的准确度。

对于微欧姆电流检测电阻来说，除电阻本体的制造精度以外，导线连接引起的导线电阻和焊接接触电阻也会造成实际电阻值的偏差，对于电阻较低(微欧姆)的电阻本体来说，该电阻值偏差大到不可忽略，从而也影响了电流检测结果的准确度。

综上可知，现有的微欧姆电流检测电阻会因电阻材料本体应力变化、导线电阻、接触电阻等造成电阻值偏移，从而使电流检测不够准确。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种具有应力检测的微欧姆电流检测电阻，以降低电阻材料本体应力变化、导线电阻、接触电阻对电阻值精度的影响，从而提高电流检测结果的准确度。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种具有应力检测的微欧姆电流检测电阻，应用于印制线路板PCB，所述微欧姆电流检测电阻包括电阻本体、一对电流电极、一对电压测量电极、应力应变检测传感器以及与所述应力应变检测传感器连接的应力引线电极；

一对所述电流电极、一对所述电压测量电极和所述应力应变检测传感器均设置在所述电阻本体的第一表面上；一对所述电流电极分别设置在所述电阻本体的两端，用于与待测量电流回路串联；一对所述电压测量电极分别设置在所述电阻本体两端且位于一对所述电流电极之间，用于与电压检测电路连接；所述电流电极与所述电压测量电极电隔离；所述应力应变检测传感器用于检测所述电阻本体的应力变化值，并通过所述应力引线电极输出所述应力变化值。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述应力应变检测传感器通过硬树脂粘结剂层粘接固定在所述电阻本体上。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述电阻本体为板状，所述电流电极和所述电压测量电极均为条状；一对所述电压测量电极以相互平行方式设置在一对所述电流电极之间。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述电阻本体设置有凹槽；一对所述电流电极分别设置在所述凹槽两侧的凸台上，一对所述电压测量电极分别设置在所述凹槽的两端，所述应力应变检测传感器设置在所述凹槽内。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述应力应变检测传感器上依次设置有柔性树脂软粘结剂层和刚性导热层，所述微欧姆电流检测电阻还包括设置在所述刚性导热层上的温度传感器以及与所述温度传感器连接的温度引线电极；

所述温度传感器用于检测所述电阻本体的温度变化值，并通过所述温度引线电极输出所述温度变化值。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，通过集成电路IC封装绝缘树脂封装所述应力应变检测传感器和所述温度传感器。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述电流电极、所述电压测量电极、所述应力引线电极以及所述温度引线电极的边缘均齐平。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述应力应变检测传感器包括应力应变检测箔，所述温度传感器包括温度检测箔，所述刚性导热层包括氧化铝陶瓷层。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述电阻本体的与所述第一表面相对的第二表面上设置有电绝缘导热层。

结合上述第一方面或其任一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述电阻本体的材质为合金，所述合金包括Cu、Ni、Cr、Mn、Si、Sn、Al中的至少两种元素；所述电流电极和所述电压测量电极的材质均为Cu。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例中，应用于印制线路板PCB的具有应力检测的微欧姆电流检测电阻包括电阻本体、一对电流电极、一对电压测量电极、应力应变检测传感器以及与应力应变检测传感器连接的应力引线电极；电流电极、电压测量电极和应力应变检测传感器均设置在电阻本体的第一表面上；一对电流电极分别设置在电阻本体的两端，用于与待测量电流回路串联；一对电压测量电极分别设置在电阻本体两端且位于一对电流电极之间，用于与电压检测电路连接；电流电极与电压测量电极电隔离；应力应变检测传感器用于检测电阻本体的应力变化值，并通过应力引线电极输出该应力变化值。由于电流电极与电压测量电极电隔离，因此该具有应力检测的微欧姆电流检测电阻采用的是标准四线开尔文连接方式，这样连接消除了导线电阻、接触电阻对电阻值精度的影响；另外通过应力应变检测传感器检测电阻本体的应力变化值，可以矫正因电阻材料本体应力变化导致的电阻值的动态误差，这样降低了电阻材料本体应力变化对电阻值精度的影响。因此，本实用新型实施例提供的具有应力检测的微欧姆电流检测电阻，降低了电阻材料本体应力变化、导线电阻、接触电阻对电阻值精度的影响，从而提高了电流检测结果的准确度。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种具有应力检测的微欧姆电流检测电阻的立体图；

图2为图1中A方向的投影视图。

图标：

101-电阻本体；102-电流电极；103-电压测量电极；104-硬树脂粘结剂层；105-应力应变检测传感器；106-应力引线电极；107-柔性树脂软粘结剂层；108-刚性导热层；109-温度传感器；110-温度引线电极；111-IC封装绝缘树脂；112-电绝缘导热层。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前现有的微欧姆电流检测电阻会因电阻材料本体应力变化、导线电阻、接触电阻等造成电阻值偏移，从而使电流检测不够准确。基于此，本实用新型实施例提供的一种具有应力检测的微欧姆电流检测电阻，可以降低电阻材料本体应力变化、导线电阻、接触电阻对电阻值精度的影响，从而提高电流检测结果的准确度。

为便于对本实施例进行理解，下面对本实用新型实施例所公开的一种具有应力检测的微欧姆电流检测电阻进行详细介绍。

本实用新型实施例提供了一种具有应力检测的微欧姆电流检测电阻，该微欧姆电流检测电阻专门为印制线路板PCB贴片运用而设计，因此可以便于用户量产。

图1为本实用新型实施例提供的一种具有应力检测的微欧姆电流检测电阻的立体图，图2为图1中A方向的投影视图。如图1和图2所示，该微欧姆电流检测电阻包括电阻本体101、一对电流电极102、一对电压测量电极103、应力应变检测传感器105以及与应力应变检测传感器105连接的应力引线电极106。

如图1和图2所示，电流电极102、电压测量电极103和应力应变检测传感器105均设置在电阻本体101的第一表面上。一对电流电极102分别设置在电阻本体101的两端，用于与待测量电流回路串联；一对电压测量电极103分别设置在电阻本体101两端且位于一对电流电极102之间，用于与电压检测电路连接；电流电极102与电压测量电极103电隔离。应力应变检测传感器105可以通过硬树脂粘结剂层104粘接固定在电阻本体101上，应力应变检测传感器105用于检测电阻本体101的应力变化值(如热应力变化值和装配机械应力变化值)，并通过应力引线电极106输出该应力变化值。在一些可能的实施例中，应力应变检测传感器105包括应力应变检测箔，应力应变检测箔通过硬树脂粘结剂层104贴合在电阻本体101上，通过引出线与应力引线电极106连接。

由于电流电极102与电压测量电极103电隔离，因此该微欧姆电流检测电阻采用的是标准四线开尔文连接方式，电流电极102与待测量电流回路串联，电压测量电极103与电压检测电路连接，消除了导线电阻、接触电阻对电阻值精度的影响(静态误差)，即使用分离的电流电极102和电压测量电极103，相比传统的两个终端传感能够进行更精确的测量。另外通过应力应变检测传感器105检测电阻本体101的应力变化值，可以矫正因电阻材料本体应力变化导致的电阻值的动态误差，这样降低了电阻材料本体应力变化对电阻值精度的影响。因此，本实施例提供的具有应力检测的微欧姆电流检测电阻，降低了电阻材料本体应力变化、导线电阻、接触电阻对电阻值精度的影响，从而提高了电流检测结果的准确度。此外，电压测量电极103设置在电流电极102之间，使电压测量电极103包含在电流电极102回路之内，电流电极102与电压测量电极103之间具有少量的电位差，这样可以获得准确的取样电压，取样电路的输入阻抗很高，对电流的分流作用可以忽略不计，使得电流检测结果更加准确。

具体地，电阻本体101的材质为合金，电流电极102、电压测量电极103和应力引线电极106的材质均为金属。

进一步地，在一些可能的实施例中，该合金包括铜Cu、镍Ni、铬Cr、锰Mn、硅Si、锡Sn、铝Al中的至少两种元素，即电阻本体101含Cu、Ni、Cr、Mn、Si、Sn、Al中两种或两种以上元素合金。电流电极102、电压测量电极103和应力引线电极106的材质均为Cu，优选为无氧纯铜或单晶纯铜。Cu具有优异的导电性，且成本较低。

在一些可能的实施例中，电流电极102和电压测量电极103均通过高温热压与电阻本体101结合，并经后续精密加工成型。高温热压方式可以使得电流电极102与电阻本体101以及电压测量电极103与电阻本体101结合得更加牢固，结合界面电阻更小。

在一些可能的实施例中，电阻本体101为板状，这样便于将电阻本体101贴装在PCB上进行量产。电流电极102和电压测量电极103可以但不限于均为条状。一对电压测量电极103可以相互平行方式设置在一对相互平行的电流电极102之间。这样既实现了电流电极102与电压测量电极103的电隔离，又便于电流电极102与待测量电流回路以及电压测量电极103与电压检测电路的连接。

进一步地，如图1和图2所示，电阻本体101设置有凹槽；一对电流电极102分别设置在凹槽两侧的凸台上，一对电压测量电极103分别设置在凹槽的两端，应力应变检测传感器105设置在凹槽内。通过这种凸台、凹槽的分离设置，可以较好地防止电流电极102与电压测量电极103的接触，提高电流电极102与电压测量电极103的分离效果，以保证该微欧姆电流检测电阻采用标准四线开尔文连接方式。

考虑到除电阻自身制造精度以外，当环境温度发生变化时，电阻材料变化的电阻温度系数(TCR，temperature coefficient of resistance)会直接影响电阻值的稳定性和动态精度。如图1和图2所示，应力应变检测传感器105上依次设置有柔性树脂软粘结剂层107和刚性导热层108，该微欧姆电流检测电阻还包括设置在刚性导热层108上的温度传感器109以及与温度传感器109连接的温度引线电极110。温度传感器109用于检测电阻本体101的温度变化值，并通过温度引线电极110输出该温度变化值。

具体地，在一些可能的实施例中，刚性导热层108包括氧化铝陶瓷层，温度传感器109包括温度检测箔，如PT100温度检测箔。温度检测箔贴合在氧化铝陶瓷层上，并通过引出线与温度引线电极110连接。温度引线电极110的材质可以参考应力引线电极106，这里不再赘述。

通过柔性树脂软粘结剂层107的柔性导热软粘接，可以防止电阻本体101的应力变化对温度传感器109的影响；通过刚性导热层108的刚性导热特性，可以防止温度变化产生的应力变化对温度传感器109的影响，同时将电阻本体101温度传递给温度传感器109，使得温度传感器109能够准确检测电阻本体101的温度变化值，实现电阻本体101表面温度的准确实时监测，从而可以矫正因温度变化导致的电阻值的动态误差，降低温度变化对电阻值精度的影响，进一步提高了电流检测结果的准确度。

进一步地，如图2所示，上述微欧姆电流检测电阻可以通过集成电路IC(integrated circuit)封装绝缘树脂111封装应力应变检测传感器105和温度传感器109。

进一步地，在一些可能的实施例中，如图1所示，应力引线电极106和温度引线电极110均可以为多对(如2对)，并分别输出多个应力变化值和多个温度变化值，进而可以通过综合考虑多个应力变化值和多个温度变化值，补偿、矫正电阻值的动态误差，修正对电阻值动态变化影响的电流测量值，进一步提高电流检测结果的准确度。另外，如图2所示，电流电极102、电压测量电极103、应力引线电极106以及温度引线电极110的边缘均齐平，以进一步方便各电极与对应的外部电路的连接。

为了降低发热产生的温度对该微欧姆电流检测电阻的电阻值的影响，如图1和图2所示，电阻本体101的与第一表面相对的第二表面上设置有电绝缘导热层112。电绝缘导热层112既可以外接散热设备进行散热，还能够为该微欧姆电流检测电阻提供保护。

在一些可能的实施例中，上述应力应变检测传感器105和温度传感器109的输出信号，可以分别先后传输到外部运算放大器OA(operational amplifier)、A/D(analog todigital)模数转换器、MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)微处理器，通过外部MCU微处理器运算补偿，去矫正电阻值的动态误差，修正随电阻值动态变化影响的电流测量值。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种具有应力检测的微欧姆电流检测电阻，其特征在于，应用于印制线路板PCB，所述微欧姆电流检测电阻包括电阻本体、一对电流电极、一对电压测量电极、应力应变检测传感器以及与所述应力应变检测传感器连接的应力引线电极；

所述电流电极、所述电压测量电极和所述应力应变检测传感器均设置在所述电阻本体的第一表面上；一对所述电流电极分别设置在所述电阻本体的两端，用于与待测量电流回路串联；一对所述电压测量电极分别设置在所述电阻本体两端且位于一对所述电流电极之间，用于与电压检测电路连接；所述电流电极与所述电压测量电极电隔离；所述应力应变检测传感器用于检测所述电阻本体的应力变化值，并通过所述应力引线电极输出所述应力变化值。

2.根据权利要求1所述的微欧姆电流检测电阻，其特征在于，所述应力应变检测传感器通过硬树脂粘结剂层粘接固定在所述电阻本体上。

3.根据权利要求1所述的微欧姆电流检测电阻，其特征在于，所述电阻本体为板状，所述电流电极和所述电压测量电极均为条状；一对所述电压测量电极以相互平行方式设置在一对所述电流电极之间。

4.根据权利要求3所述的微欧姆电流检测电阻，其特征在于，所述电阻本体设置有凹槽；一对所述电流电极分别设置在所述凹槽两侧的凸台上，一对所述电压测量电极分别设置在所述凹槽的两端，所述应力应变检测传感器设置在所述凹槽内。

5.根据权利要求4所述的微欧姆电流检测电阻，其特征在于，所述应力应变检测传感器上依次设置有柔性树脂软粘结剂层和刚性导热层，所述微欧姆电流检测电阻还包括设置在所述刚性导热层上的温度传感器以及与所述温度传感器连接的温度引线电极；

所述温度传感器用于检测所述电阻本体的温度变化值，并通过所述温度引线电极输出所述温度变化值。

6.根据权利要求5所述的微欧姆电流检测电阻，其特征在于，通过集成电路IC封装绝缘树脂封装所述应力应变检测传感器和所述温度传感器。

7.根据权利要求5所述的微欧姆电流检测电阻，其特征在于，所述电流电极、所述电压测量电极、所述应力引线电极以及所述温度引线电极的边缘均齐平。

8.根据权利要求5所述的微欧姆电流检测电阻，其特征在于，所述应力应变检测传感器包括应力应变检测箔，所述温度传感器包括温度检测箔，所述刚性导热层包括氧化铝陶瓷层。

9.根据权利要求1所述的微欧姆电流检测电阻，其特征在于，所述电阻本体的与所述第一表面相对的第二表面上设置有电绝缘导热层。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的微欧姆电流检测电阻，其特征在于，所述电阻本体的材质为合金，所述合金包括Cu、Ni、Cr、Mn、Si、Sn、Al中的至少两种元素；所述电流电极和所述电压测量电极的材质均为Cu。