【導讀】電力電子集成係統帶來了許多優勢
，例如提高效率、增強可靠性以及簡化設計和組裝。隨著各行業快速電氣化

，對集成係統和模塊的需求不斷增加。碳化矽和氮化镓晶體管（稱為寬帶隙 (WBG) 半導體）等先進功率半導體器件的出現
，進一步推動了對集成解決方案的需求，以實現性能和成本效益。

分流電阻的使用

電力電子集成係統帶來了許多優勢，例如提高效率、增強可靠性以及簡化設計和組裝。隨著各行業快速電氣化，對集成係統和模塊的需求不斷增加。碳化矽和氮化镓晶體管（稱為寬帶隙 (WBG) 半導體）等先進功率半導體器件的出現，進一步推動了對集成解決方案的需求，以實現性能和成本效益。

與其他測量技術相比，利用分流技術的一個顯著優勢是其經濟性。電流分流器提供了一種經濟高效的解決方案，而不影響模型/電路的精度。當與電源模塊集成時，可以實現更簡單、更geng緊jin湊cou的de傳chuan感gan結jie果guo。在zai實shi際ji應ying用yong中zhong，通tong常chang需xu要yao額e外wai的de電dian路lu來lai準zhun確que讀du取qu和he解jie釋shi從cong分fen流liu器qi獲huo得de的de信xin息xi。這zhe通tong常chang涉she及ji實shi施shi放fang大da和he調tiao理li電dian路lu
，放fang大da分fen流liu器qi上shang的de小xiao電dian壓ya降jiang並bing將jiang其qi轉zhuan換huan為wei可ke測ce量liang的de信xin號hao。

分流電阻器及其均流功能

實驗中使用的分流電阻器的電阻值保證公差為 1%。此外，它們相對於 20°C 的溫度係數小於 50ppm/K，因此在 120°C 的溫度下偏差高達 0.5%。在zai壞huai的de情qing況kuang下xia，假jia設she所suo有you並bing聯lian的de分fen流liu電dian阻zu同tong時shi表biao現xian出chu偏pian差cha。分fen流liu電dian阻zu器qi由you連lian接jie到dao銅tong端duan子zi的de電dian阻zu合he金jin組zu成cheng。該gai合he金jin相xiang對dui於yu銅tong的de塞sai貝bei克ke係xi數shu為wei 1μV/K。考慮到電阻合金上 20K 的溫差

，計算出的預期電壓誤差為 20μV。考慮到標稱電流對應於分流器兩端的 128.6mV
，該電壓誤差占標稱電流的 0.016%。因此
，

圖 1：IGBT 直流電勢仿真（1）

仿真結果說明了電阻器之間不均勻均流的影響。圖 1 描繪了每個底部 IGBT 傳導 100A 電流時的模擬直流電勢分布。仿真顯示 1 號電阻器和 7 號電阻器之間存在壓降差異，這主要是由於 IGBT、分流電阻器和鍵合線的放置導致 DBC 兩端的壓降造成的。

圖 2：傳感端子處各個電阻器的電壓水平（1）

圖 2 顯示了 1000A 總電流（以 mΩ 為單位）觀察到的各個分流器上的模擬電壓。感測端子電壓與 3 號電阻器兩端的電壓緊密匹配，因為 DBC 上的感測導體連接到該電阻器。結果評估表明檢測電壓與理想電壓之間的偏差小於 0.5%。fangzhenqiangtiaoleyouxiaofenliudianzuduimokuaineidianliulujingdeyilaixing
，tebieshishangxiakaiguandaotongzhijiandeyilaixing。kenengdewuchahuanjiefangfabaokuoduimeigedianliulujingjinxingdanduxiaozhunhuoyongmeigefenzhidegudingzhixiaozhengdianzu。kongzhisuanfakeyitongguojiyudangqianzhankongbidedongtaijiaquanpingjunlaijieshibutongdedianzuzhi。

直流和脈衝測量結果

通過向模塊施加直流電流並測量傳感端子上的電壓來驗證直流電流測量的準確性。

圖 3：測量的分流電阻（1）

圖 3 顯示了三個傳導路徑（底部二極管
、底部 IGBT 和頂部 IGBT）的有效分流電阻 R Sense與負載電流的關係。正如模擬所預測的那樣，可以觀察到上部開關和下部開關之間的明顯差異。該圖還包括 2mΩ/7 的理想值和 ±1% 的偏差作為參考。圖 3 顯示分流值與溫度沒有顯著相關性
，盡管根據圖 4
，分流電阻器上的溫度隨著負載電流的增加而增加。分流溫度是在風冷係統中使用紅外攝像機測量的。

圖 4：電阻器的分流溫度（1）

通過脈衝測量來研究電流測量的動態特性。圖 5 描繪了下部開關激活 (t=0) 和停用 (t=46.1μs) 期間電流波形的方向。

　
圖 5：單脈衝測試時的輸出電流（1）

測量是在特定條件下進行的，例如直流鏈路電壓VDC=600V、相對較低的負載電感負載=35μH、以及在室溫下。圖 5 中的黑色曲線表示通過連接到交流端子的傳感器測得的電流。相反，綠色曲線對應於使用 delta-sigma 調製器和抽取率 OSR=64 的數字濾波器獲得的分流器兩端測量的電壓。此外，圖 6 用紅色曲線顯示了圖 5 中觀察到的電流傳感器和分流器測量值之間的偏差。

　
圖 6：電流傳感器和分流器之間的電流偏差（1）

藍色曲線是通過考慮兩個校正而生成的：合並不同電流路徑的模擬分流電阻並減去電感耦合 L Shunt ?di/dt（其中 L Shunt =0.4nH）的影響。需要注意的是
，圖6中zhong灰hui色se框kuang標biao記ji的de區qu域yu表biao示shi由you於yu濾lv波bo器qi的de低di通tong特te性xing而er出chu現xian較jiao大da偏pian差cha的de部bu分fen。這zhe些xie偏pian差cha強qiang調tiao了le測ce量liang設she置zhi的de局ju限xian性xing以yi及ji由you於yu傳chuan輸shu時shi間jian誤wu差cha和he濾lv波bo器qi特te性xing而er準zhun確que確que定ding電dian感gan分fen流liu器qi的de挑tiao戰zhan。

結論

電(dian)流(liu)分(fen)流(liu)器(qi)仍(reng)然(ran)是(shi)電(dian)氣(qi)設(she)計(ji)中(zhong)強(qiang)大(da)的(de)實(shi)用(yong)工(gong)具(ju)
，可(ke)提(ti)供(gong)高(gao)精(jing)度(du)電(dian)流(liu)測(ce)量(liang)和(he)控(kong)製(zhi)。盡(jin)管(guan)存(cun)在(zai)某(mou)些(xie)限(xian)製(zhi)
，例(li)如(ru)引(yin)入(ru)寄(ji)生(sheng)元(yuan)件(jian)和(he)缺(que)乏(fa)內(nei)置(zhi)隔(ge)離(li)，但(dan)這(zhe)些(xie)挑(tiao)戰(zhan)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)仔(zai)細(xi)的(de)設(she)計(ji)和(he)緩(huan)解(jie)技(ji)術(shu)來(lai)解(jie)決(jue)。通(tong)過(guo)利(li)用(yong)其(qi)優(you)勢(shi)，同(tong)時(shi)考(kao)慮(lv)其(qi)局(ju)限(xian)性(xing)，設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)和(he)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)可(ke)以(yi)優(you)化(hua)創(chuang)新(xin)產(chan)品(pin)的(de)性(xing)能(neng)和(he)效(xiao)率(lv)。

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