CN213091732U - 用于电流检测的电阻模块及电阻模块安装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于电流检测的电阻模块及电阻模块安装结构，所述用于电流检测的电阻模块包括取样电阻和散热基板、用于将所述取样电阻串联在待检测回路中的第一引脚组和用于将取样电阻串联在检测回路，以检测所述取样电阻两端的电压的第二引脚组；所述散热基板包括电路层、散热层及位于所述电路层和散热层之间的绝缘导热层；所述取样电阻、所述第一引脚组及所述第二引脚组均固定在所述散热基板的电路层上，所述取样电阻经由所述电路层与所述第一引脚组及所述第二引脚组导电连接。本实用新型通过设置散热基板基板，由散热基板转移取样电阻的热量，对取样电阻进行高效散热降温，提高散热效率，保证稳定性和可靠性，同时减缓取样电阻的老化。

Description

用于电流检测的电阻模块及电阻模块安装结构

技术领域

本实用新型实施例涉及电流检测技术领域，更具体地说，涉及一种用于电流检测的电阻模块及电阻模块安装结构。

背景技术

在电气设备中，一般都需要对设备的电流进行检测。特别地，变频器、驱动器、UPS(Uninterruptible Power Supply，不间断电源)以及电源等等的电力电子设备，通常都需要检测输出电流以获取实时输出电流信息，由此来实现系统控制。

目前，常用的电流检测方案主要通过将取样电阻串联到功率回路中，然后再对取样电阻两端的电压进行检测，从而获取功率回路的电流信息。但是，在具有较大电流的功率回路检测中，取样电阻会产生较大的发热量，容易加速取样电阻老化，缩短其使用寿命，致使稳定性和可靠性较差。而目前解决取样电阻散热问题的方法主要有以下两种：

第一种：减小取样电阻的阻值，从而减小损耗，但是这样不仅会降低取样电阻的采样精度，增大了检测误差，还会大大降低信噪比，使得取样电阻的检测性能降低(即通过牺牲检测性能来解决散热问题)，实用性较为不足。

第二种：增大取样电阻的表面积，即通过使用多个电阻串并联，以增大取样电阻自然冷却的散热面积，由此提高取样电阻的散热能力，但是采用自然冷却的散热方式的散热效率低，无法对取样电阻进行高效散热降温，散热效果较为不足，并且还会增大取样电阻的整体结构体积，增加了成本，同时占用较大空间，缩小了适用范围。

实用新型内容

本实用新型实施例针对上述现有取样电阻的散热方法会降低取样电阻的采样精度、增大检测误差、降低检测性能以及散热效率低、无法对取样电阻进行高效散热降温的问题，提供一种用于电流检测的电阻模块及电阻模块安装结构。

本实用新型实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种用于电流检测的电阻模块，包括取样电阻和散热基板、用于将所述取样电阻串联在待检测回路中的第一引脚组和用于将取样电阻串联在检测回路，以检测所述取样电阻两端的电压的第二引脚组；

所述散热基板包括电路层、散热层以及位于所述电路层和散热层之间的绝缘导热层；所述取样电阻、所述第一引脚组及所述第二引脚组均固定在所述散热基板的电路层上，且所述取样电阻经由所述电路层与所述第一引脚组及所述第二引脚组导电连接。

优选地，所述取样电阻为贴片电阻，且所述贴片电阻贴附并焊接在所述电路层的表面。

优选地，所述第一引脚组包括第一引脚和第二引脚，所述第二引脚组包括第三引脚及第四引脚；所述电路层包括：

设置在所述第一引脚与所述贴片电阻的第一端之间，使所述贴片电阻的第一端与所述第一引脚实现导电连接的第一金属导体；

设置在所述第二引脚与所述贴片电阻的第二端之间，使所述贴片电阻的第二端与所述第二引脚实现导电连接的第二金属导体；

设置在所述第三引脚与所述贴片电阻的第一端之间，使所述贴片电阻的第一端与所述第三引脚实现导电连接的第三金属导体；以及，

设置在所述第四引脚与所述贴片电阻的第二端之间，使所述贴片电阻的第二端与所述第四引脚实现导电连接的第四金属导体；

其中，所述第三金属导体和所述第四金属导体采用差分走线的方式从所述贴片电阻的下方连接至所述贴片电阻的两端。

优选地，所述取样电阻的材质为由锰铜合金、卡玛合金、铁铬铝中的任意一种。

优选地，所述第一引脚组以及第二引脚组均通过焊接的方式固定在所述电路层上。

优选地，所述散热基板设有至少两个用于将所述用于电流检测的电阻模块装配到散热器的安装孔。

优选地，所述散热基板采用金属绝缘基板或者覆铜陶瓷基板；

当所述散热基板采用覆铜陶瓷基板时，所述用于电流检测的电阻模块还包括导热底板，所述导热底板覆盖所述散热层的整个下表面且焊接固定在所述散热层的下表面上。

本实用新型实施例还提供一种电阻模块安装结构，包括散热器、以及如上任一项所述的用于电流检测的电阻模块；所述散热器包括散热面，所述电阻模块固定连接在所述散热器上，且所述电阻模块背向所述取样电阻的一面与所述散热器的散热面相贴合。

优选地，所述电阻模块安装结构还包括印制电路板，所述印制电路板包括待检测回路和检测回路，且所述第一引脚组通过焊接或压接的方式串联连接到所述待检测回路；所述第二引脚组通过焊接或压接的方式连接到所述检测回路。

优选地，所述散热基板设有至少两个第一安装孔，所述散热器的散热面设有与所述至少两个安装孔相适配的至少两个第二安装孔，且所述散热基板通过穿过所述第一安装孔和第二安装孔的紧固件装配到所述散热器的散热面，以将所述电阻模块固定在所述散热器上，且所述散热基板与所述散热器的散热面之间的间隙填充有由导热材料构成的导热涂层。

本实用新型实施例的用于电流检测的电阻模块及电阻模块安装结构具有以下有益效果：通过设置散热基板，由散热基板转移取样电阻上的热量，以对取样电阻进行高效散热降温，不仅无需减小取样电阻的阻值，保证了取样电阻的检测性能，还能够有效提高散热效率，减缓取样电阻的老化，由此延长使用寿命，使得上述电阻模块的使用更加稳定可靠，并且结构简单实用，不会增大整体结构体积，有利于在较小的安装空间中使用，扩大适用范围。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的用于电流检测的电阻模块的正面投影的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的用于电流检测的电阻模块的垂向投影的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的电阻模块安装结构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，是本实用新型实施例提供的用于电流检测的电阻模块的结构示意图，该用于电流检测的电阻模块可应用于电流检测技术领域，其主要通过对电力电子设备的输出电流进行检测，以获取电力电子设备的实时输出电流信息，由此实现系统控制。

结合图2所示，本实施例中的用于电流检测的电阻模块包括取样电阻1、散热基板2、用于将取样电阻1串联在待检测回路(功率回路)中的第一引脚组3以及用于将取样电阻1串联在检测回路的第二引脚组4，其中第一引脚组3用于串联到待检测回路(具体为功率回路)中，而第二引脚组4用于串联到检测回路中，以检测取样电阻1两端的电压，实现对待检测回路的电流检测。

上述取样电阻1安装固定在散热基板2上，因此取样电阻1上的热量可高效传导至散热基板2上，由散热基板2将热量转移至外部(例如散热器)，实现对取样电阻1的高效散热降温，使得取样电阻1使用时的温度较低。由于散热基板2呈板状，因此具有较高的散热能力，有利于为取样电阻1提供较大的散热面积，提高散热效率。

具体的，主体部包括电路层21、散热层以及绝缘导热层，其中绝缘导热层位于电路层21与散热层之间，起到绝缘作用，保证电路层21与散热层之间的绝缘性，同时能够避免增大热阻，使得电路层21上的热量能够高效传递至散热层，实现散热。上述散热基板2具体可采用金属绝缘基板或者覆铜陶瓷基板，具有较高的绝缘性，且阻热性低，不会影响热量由电路层21传导至散热层，保证了散热效果。散热基板2的构成具体可根据实际情况来确定，优选采用覆铜陶瓷基板。

进一步地，为防止第一引脚组3(以及第二引脚组4)上的热量传导至取样电阻1上而致使取样电阻1温度升高，优选使取样电阻1以间接连接的方式分别与第一引脚组3及第二引脚组4导电连接。具体地，取样电阻1可经由电路层21与第一引脚组3导电连接，使第一引脚组3产生的热量直接传导至散热基板2上，这样既保证了取样电阻1的散热效果，取样电阻1又能够通过第一引脚组3接入到待检测回路中。

上述电阻模块通过设置散热基板2，从而可以由散热基板2转移取样电阻1上的热量，由此对取样电阻1进行高效散热降温，这样无需减小取样电阻1的阻值，既保证了取样电阻1的检测性能，同时又够有效提高散热效率，以减缓取样电阻1的老化，进而延长使用寿命，使得上述电阻模块的使用更加的稳定可靠。并且，上述电阻模块的结构简单实用，不会增大整体结构体积，从而有利于在较小的安装空间中使用，以扩大适用范围。

上述散热基板2优选为由电路层21、绝缘导热层及散热层构成的三层结构，结构简单，且具备较好的散热能力，防止结构复杂而导致热阻性增大，避免影响散热效果。并且，散热层的厚度优选大于或等于电路层21、绝缘导热层的厚度，以提高散热基板2的自身散热能力。

当然，在实际应用，散热基板2也可在电路层21、绝缘导热层及散热层之间设置其他结构层，例如其他电路层和绝缘导热层，具体可根据实际情况进行确定。

在本实用新型的一个实施例中，取样电阻1为贴片电阻，且贴片电阻以一个表面贴附并焊接在电路层21的表面的方式装设在散热基板2上，由此可增大取样电阻1与散热基板2之间的接触面积，使得取样电阻1上的热量能够高效由电路层21传导至散热基板2上。由于贴片电阻呈片状，因此既能使得取样电阻1与散热基板2之间的换热面积最大化，又可有效增大取样电阻1的外表面，并使得热量的分布更加均匀，不集中于同一位置，以提高自身散热能力。

具体的，第一引脚组3包括第一引脚31和第二引脚32，第二引脚组4包括第三引脚41和第四引脚42。并且，电路层21包括第一金属导体211、第二金属导体212、第三金属导体213和第四金属导体214。其中第一金属导体211设在第一引脚31与贴片电阻的第一端之间，以实现贴片电阻的第一端与第一引脚31之间的导电连接。第二金属导体212设在第二引脚32与贴片电阻的第二端之间，以实现贴片电阻的第二端与第二引脚32之间的导电连接。

第三金属导体213设在第三引脚41与贴片电阻的第一端之间，以实现贴片电阻的第一端与第三引脚41之间的导电连接。第四金属导体214设在第四引脚42与贴片电阻的第二端之间，以实现贴片电阻的第二端与第四引脚42之间的导电连接。

特别地，为保证检测的精度和温漂性能，同时也为了避免干扰，将第三金属导体213和第四金属导体214以差分走线的方式从贴片电阻的下方连接到贴片电阻的两端(具体为贴片电阻的两端插脚)，这样能够有效提高抗干扰能力，抑制EMI(Electro MagneticInterference，电磁干扰)。

为提高上述电阻模块的检测性能，上述取样电阻1具体可由合金材料加工而成，例如铜锰合金、卡玛合金、铁铬铝合金等等材料，这样能够使得取样电阻1具高采样精度、以及低温漂特性。

另外，上述取样电阻1、第一引脚组3以及第二引脚组4分别通过焊接的方式固定在电路层21上，加工方便快捷，且焊接方式能够使得取样电阻1、第一引脚组3以及第二引脚组4与散热基板2之间的连接更加牢固，提高连接的稳定性和可靠性。在实际应用中，为使电阻模块的结构更加合理实用，优选使第一引脚组3的横截面的面积大于第二引脚组4的横截面的面积，既保证了电流检测的稳定性，又可减少材料成本，具有较高的实用性。

在本实用新型的另一实施例中，散热基板2采用覆铜陶瓷基板，而上述用于电流检测的电阻模块还包括由导热材料(例如铜、铝等金属材料)构成的导热底板，且该导热底板贴合固定在散热层背向绝缘导热层的表面上，由此改善散热基板2的散热性能，提高散热效率，使得散热基板2自身具有较高的散热能力。当然，上述导热底板优选覆盖散热层的整个表面。

如图3所示，本实用新型实施例还提供一种电阻模块安装结构，该电阻模块安装结构包括散热器5、以及上述的用于电流检测的电阻模块。具体的，散热器5包括散热面51，而电阻模块固定连接在散热器5上，且散热基板2背向取样电阻1的一面与散热器5的散热面相贴合，即是散热基板2的散热层贴合到散热器5的散热面51，因此取样电阻1的热量可通过散热基板2传导至散热器5上，实现对电阻模块的散热。并且，相贴合的连接方式能够大大提高热传递效率，使得电阻模块上的热量能够及时传导至散热器5，保证取样电阻1的稳定性和可靠性，避免温度过高影响使用寿命。

此外，上述电阻模块安装结构还包括印制电路板6，该印制电路板6包括有待检测回路，且第一引脚组3远离散热基板2一端通过焊接或压接的方式串联连接到功率回路，以对待检测回路的电流进行检测。

另外地，上述印制电路板6还包括检测回路，且第二引脚组4远离散热基板2的一端同样通过焊接或压接的方式连接到检测回路。当然，第一引脚组3和第二引脚组4与印制电路板6之间的连接方式具体可根据实际情况确定。

在本实用新型的实施例中，散热基板2设有第一装配孔组，而该第一装配孔组包括有两个通孔22，且两个通孔22避开取样电阻1，以满足于安规设计需求，避免两个通孔22的设置而减小了取样电阻1与散热层之间的安规距离。当然，第一装配孔组的通孔22的数量具体可根据实际情况确定，优选设置两个。

进一步地，上述散热器5的散热面51设有与两个通孔22相适配的第二装配孔组，且散热基板2通过穿过第一装配孔组和第二装配孔组的紧固件7装配到散热面51上，由此将电阻模块固定连接在散热器5上。当然，在实际应用中，电阻模块也可通过其他的连接方式固定连接到散热器5上。

上述电阻模块为达到更好的散热效果，还可在散热基板2与散热器5的散热面51之间的间隙填充由导热材料构成的导热涂层(例如导热硅胶)，由导热涂层将散热基板2上的热量高效传导至散热器5上，以消除散热基板2与散热面51之间存在间隙而对热量传导效率的影响，保证散热效果。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于电流检测的电阻模块，其特征在于，包括取样电阻和散热基板、用于将所述取样电阻串联在待检测回路中的第一引脚组和用于将取样电阻串联在检测回路，以检测所述取样电阻两端的电压的第二引脚组；

所述散热基板包括电路层、散热层以及位于所述电路层和散热层之间的绝缘导热层；所述取样电阻、所述第一引脚组及所述第二引脚组均固定在所述散热基板的电路层上，且所述取样电阻经由所述电路层与所述第一引脚组及所述第二引脚组导电连接。

2.根据权利要求1所述的用于电流检测的电阻模块，其特征在于，所述取样电阻为贴片电阻，且所述贴片电阻贴附并焊接在所述电路层的表面。

3.根据权利要求2所述的用于电流检测的电阻模块，其特征在于，所述第一引脚组包括第一引脚和第二引脚，所述第二引脚组包括第三引脚及第四引脚；所述电路层包括：

设置在所述第一引脚与所述贴片电阻的第一端之间，使所述贴片电阻的第一端与所述第一引脚实现导电连接的第一金属导体；

设置在所述第二引脚与所述贴片电阻的第二端之间，使所述贴片电阻的第二端与所述第二引脚实现导电连接的第二金属导体；

设置在所述第三引脚与所述贴片电阻的第一端之间，使所述贴片电阻的第一端与所述第三引脚实现导电连接的第三金属导体；以及，

设置在所述第四引脚与所述贴片电阻的第二端之间，使所述贴片电阻的第二端与所述第四引脚实现导电连接的第四金属导体；

其中，所述第三金属导体和所述第四金属导体采用差分走线的方式从所述贴片电阻的下方连接至所述贴片电阻的两端。

4.根据权利要求1所述的用于电流检测的电阻模块，其特征在于，所述取样电阻的材质为由锰铜合金、卡玛合金、铁铬铝中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的用于电流检测的电阻模块，其特征在于，所述第一引脚组以及第二引脚组均通过焊接的方式固定在所述电路层上。

6.根据权利要求1所述的用于电流检测的电阻模块，其特征在于，所述散热基板设有至少两个用于将所述用于电流检测的电阻模块装配到散热器的安装孔。

7.根据权利要求1所述的用于电流检测的电阻模块，其特征在于，所述散热基板采用金属绝缘基板或者覆铜陶瓷基板；

当所述散热基板采用覆铜陶瓷基板时，所述用于电流检测的电阻模块还包括导热底板，所述导热底板覆盖所述散热层的整个下表面且焊接固定在所述散热层的下表面上。

8.一种电阻模块安装结构，其特征在于，包括散热器、以及如权利要求1-7中任一项所述的用于电流检测的电阻模块；所述散热器包括散热面，所述电阻模块固定连接在所述散热器上，且所述电阻模块背向所述取样电阻的一面与所述散热器的散热面相贴合。

9.根据权利要求8所述的电阻模块安装结构，其特征在于，所述电阻模块安装结构还包括印制电路板，所述印制电路板包括待检测回路和检测回路，且所述第一引脚组通过焊接或压接的方式串联连接到所述待检测回路；所述第二引脚组通过焊接或压接的方式连接到所述检测回路。

10.根据权利要求8所述的电阻模块安装结构，其特征在于，所述散热基板设有至少两个第一安装孔，所述散热器的散热面设有与所述至少两个安装孔相适配的至少两个第二安装孔，且所述散热基板通过穿过所述第一安装孔和第二安装孔的紧固件装配到所述散热器的散热面，以将所述电阻模块固定在所述散热器上，且所述散热基板与所述散热器的散热面之间的间隙填充有由导热材料构成的导热涂层。

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