Crear el diseño para el uso paralelo de resistencias estructuradas Kelvin

Figura 1: Tres resistencias de 4 pines con estructura Kelvin en paralelo. (Fuente de la imagen: Shenzhen Milliohm Electronic Co., Ltd)

Cuando se utilizan tres resistencias de 4 pines con estructura Kelvin en paralelo, las consideraciones de enrutamiento deben priorizar la "distribución uniforme de la corriente", "sin interferencia con la detección de voltaje" y la "preservación de las características de la estructura Kelvin". Los principios y pasos de enrutamiento son los siguientes:

1. Principio básico: separe las rutas de corriente y voltaje y mantenga la simetría

1. Ruta de corriente (I +, I-): Las rutas de corriente gruesas, simétricas y uniformes transportan la corriente principal. Estos caminos deben conectarse con alambre grueso o cobre. La longitud y la impedancia de las rutas de corriente de las tres resistencias deben ser lo más consistentes posible para evitar una distribución de corriente desigual (sobrecarga de una resistencia) debido a diferencias de parámetros parásitos.
2. Ruta de detección de voltaje (V +, V-): las rutas de voltaje delgadas, independientes y sin interferencias solo transportan señales de detección débiles y deben conectarse mediante cables delgados separados. Estas rutas deben estar estrictamente conectadas desde los terminales de voltaje de la resistencia (V+, V-). Está prohibido compartir cables con las rutas de corriente (de lo contrario, se introducirá resistencia adicional, socavando la ventaja de precisión de la estructura Kelvin).

Como se muestra en la Figura 2, cuando se usan tres resistencias en paralelo, se puede usar el pin de detección de voltaje de una de las resistencias, ya que los pines de voltaje de las otras dos resistencias no están configurados para señales de red eléctrica, sino que se dejan flotando y solo se conectan a las almohadillas para su fijación. Debido a que la caída de voltaje de todas las resistencias en la red de resistencias en paralelo es la misma, existe un voltaje común entre las resistencias conectadas en paralelo, y este voltaje es el mismo para todos los componentes conectados en paralelo.

Figura 2: Serie de resistencias de aleación desnuda - Diseño paralelo de Kelvin. (Fuente de la imagen: Shenzhen Milliohm Electronic Co., Ltd)

2. Pasos y detalles específicos de enrutamiento

1. Diseño de resistencia: simétrico y compacto para reducir los parámetros parásitos

   Coloque las tres resistencias Kelvin una al lado de la otra o en un triángulo compacto con un espaciado uniforme. Asegúrese de que cada resistencia esté físicamente a la misma distancia del sumidero de corriente y del punto de detección de voltaje para minimizar la inductancia parásita o la variación de resistencia causada por las diferentes longitudes de cableado. Los pines de la resistencia deben orientarse en la misma dirección (por ejemplo, los terminales de corriente hacia afuera, los terminales de voltaje hacia adentro) para facilitar el enrutamiento centralizado.

2. Ruta de corriente (I+, I-): Utilice una barra colectora o un parche de cobre, con ramas simétricas tanto como sea posible.

   Diseño de área de parches de cobre/barra colectora:

   Entrada (I+): Cree una barra colectora I+ común (espesor de cobre recomendado ≥ 35 μm, ancho calculado en función de la corriente total, por ejemplo, ≥ 5 mm para una corriente total de 100 A). Conecte los terminales I+ de las tres resistencias a esta barra colectora a través de cables de derivación de igual longitud y anchura (diferencia de longitud de derivación ≤ 1 mm, ancho uniforme).

   Salida (I-): Del mismo modo, configure un bus I- común. Conecte los terminales I de las tres resistencias a este bus a través de cables de derivación de igual longitud y ancho.

   Evite el cruce de corriente: la ruta de corriente debe mantenerse alejada de la ruta de detección de voltaje para reducir la interferencia electromagnética (las corrientes grandes pueden generar campos magnéticos que interfieren con las señales de voltaje).

3. Cableado de ruta de detección de voltaje (V+, V-): Cables independientes, conectados directamente al chip de detección.

Cables independientes: Conduzca el terminal V+ de una de las tres resistencias a través de un cable delgado separado (por ejemplo, de 0.2 mm de ancho con un espesor de cobre de 18 μm, ya que la corriente es extremadamente baja). Lo mismo se aplica al terminal en V de cada resistencia.

Corto y recto: La línea de detección de voltaje debe ser lo más corta posible para evitar el devanado y reducir la resistencia parásita y el ruido.

No conecte el cable V+ de una resistencia al bus I+ (o al terminal I+ de otra resistencia). Debe estar estrictamente conectado al terminal V+ de esa resistencia. Del mismo modo, conecte el cable en V solo a su propio terminal en V.

Resumen

Debe haber una cuidadosa consideración del enrutamiento relacionado con tres resistencias de 4 pines de estructura Kelvin cuando se utilizan en mediciones electrónicas. Seguir las instrucciones descritas en este blog lo ayudará a evitar algunos errores comunes y dolores de cabeza de medición erróneos.