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电压采样电阻注意事项

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nc965
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版主
  • 2016-9-21 11:20:35
本是小事,偶见有人糊涂,将回帖内容整理成贴,收入百宝箱。
原帖:关于高压直流的采样
我的回帖:
今天早上点开这个贴,本想说点啥,一看陆工已经说了我想说的意思,就顺便顶了一下,没想到还有后续的不愉快,那就多说几句。
从技术层面讲,电压采样不像电流采样那样,一般是不需要纠结的,一般不会出问题,如果有问题,一般都如陆工所言,是地线出了问题。
但这里有个前提,那就是采样电阻的选用没有问题。一般情况下,有经验的工程师都知道如何选取这个采样电阻,不会犯错误,但对于没有经验初学者,可能就会在电阻选取上出问题,陆工的本意也是估计你应该有点起码的经验,故仅仅让你注意地线有没有问题,他是针对你有基本的技术水平为前提说的这话,没有任何恶意,不知道你为何看不出陆工的善意(人家是来帮助你的!),反而愤愤不平?

电压采样电阻要注意啥呢?
1、电阻本身的耐压
电阻本身的耐压一般都
可以(在厂家的资料里)查到,比如1206贴片电阻,一般是200V标称,你500V,应该3颗串,如果偶尔会飙到600V以上,那就4颗串,一般没有问题。但这里面还是有些区别,阻值高的一般比阻值低的耐压高一些,这是因为高阻值电阻内部有更多的刻蚀,可以增加耐压(意思是没有刻蚀的低阻值电阻可能达不到标称耐压值)。
2、布线间距
这个简单算一下就行,保持足够的间距,公式很简单,每百伏减半得到毫米,500V对应2.5mm,每级电阻最好都这样核算一下。
3、功率
电阻可能发热,核算一下发热功率是好习惯。采样电阻的发热功率建议不要超过其标称功率的四分之一。
4、温度梯度
板上总有温升,这个要影响采样精度,一般的做法是让上拉
(借用MCU术语)电阻和下拉电阻靠近布置,处于同一温度梯度上,或者让上拉的温升立刻(通过导热材料)感染到下拉,如果上下拉电阻采用相同的材质,则温飘的影响可以抵消,甚至可以不用高精度的电阻也行。
5、材质

一般采样电阻都会采用较好的材质,尽量了,没说必须。况且啥叫好材质还不一定,碳膜就一定比金属膜差?那才不一定,最起码碳这种元素可能比金属更稳定,碳的温漂可能比金属的温漂更低。我倒觉得工艺(也就是品牌)更重要。
6、阻抗匹配
一般采样端子都是高阻抗端子,容易受到干扰,因此采样的下拉电阻值决定了其输入阻抗,一般希望越低越好,但这会增加上拉电阻的功率应力,自己综合权衡了。多大合适?考验的就是陆工所说的地线问题,我一般最大控制在22KΩ以内。还有人用并电容(甚至RC)来降低阻抗、消除噪音,在采样电压变化不大(不需要对细节采样)时也是可行的。
对于ADC采样,芯片手册上对这个电阻的最大值是有规范的(比如10KΩ),必须满足,不能任性,否则你的AD采样可能是神仙读数。
此外,上拉电阻也不能阻值太大,否则容易受到(板上或湿气)绝缘电阻的影响而导致采样失准。建议单个电阻的阻值,高精度采样不要超过1MΩ,一般采样不要超过2.2MΩ,即使绝缘非常良好也要尽量控制在5MΩ以内(此时500MΩ的绝缘电阻即可引起1%的采样误差)。



这是一个受控的2400V电源的电压采样环节,自己凭感觉用了4颗1W4.7MΩ上拉电阻串联,还用热缩管封了一下,下拉用到了20K,为什么这么用?就是基于上述考虑。
lilstu
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高级工程师
  • 2016-9-21 13:35:22
 
版主总结的很好啊,补充下,kV以内爬电控制在300V/mm以内就可以了,胆子大搞到500也不是没有,但是得注意防尘防雾了,kV以上就要注意不能出现尖端了,10kV往上走就要注意电场设计了,有的省事泡油、灌封,有的用均压环。材质没有仔细研究过,金属膜、绕线、有机实芯、厚膜都用过,只有一点强调下,最好无感啊!最后请教下版主,阻抗匹配影响很大吗,没太注意过这个,以前用采样上拉4G欧,下拉100k也没出现过啥问题,就一直觉得那几个影响环路的电容更重要。
nc965
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版主
  • 2016-9-21 15:29:24
 
大家都来补充,一个人的看法总是有局限的。
aa19850722
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本网技师
  • 2016-9-21 14:58:01
 
写的不错,赞一个
Coming.Lu
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版主
  • 2016-9-21 15:31:12
 
不错,百宝箱加新料,以后又可以翻出来给新手解答,省事。

lclbf
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副总工程师
  • 2016-9-21 16:26:57
 
好文章,收藏学习。
jiekou514
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高级工程师
  • 2016-9-21 17:01:17
 
李工,陆工都是好人。感动!!!赞赞赞!!!
lzdlion
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高级工程师
  • 2016-9-22 08:17:38
 
本身电压一般都才几V,可以不用考虑了吧
Coming.Lu
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版主
  • 2016-9-22 08:41:26
 
其实,整个电源里,拓朴本身并不是难点,至少做出功能不难。
整个电源产品难点,反而是一些:采样,驱动,保护,抗干扰,可靠性等。

superdxinping
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初级工程师
  • 2016-10-23 13:11:49
 
同感
lixz
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高级工程师
  • 2016-10-9 10:32:32
 
仅从精度来考虑
碳膜一定比金属膜差.任何时候都是.

不过现在的贴片电阻多是复合材质而不是简单的碳.

nc965
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  • 2016-10-9 10:48:00
 
首先要明白啥叫精度
pizige5241
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高级工程师
  • 2016-10-9 14:58:08
 
谢谢分享,,,
lixz
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高级工程师
  • 2016-10-10 19:11:04
 
继续
nc965
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  • 2016-10-13 09:19:33
 
精度至少包括两方面概念,一是测量参数的一致性,包括制造方法和测量方法引起的误差;二是运行参数的稳定性,比如有些元件的参数会随着运行工况中电流、电压、频率、温度甚至时间的变化而变化。
moon_qi
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助理工程师
  • 2016-10-9 19:21:54
 
封装也应该使用一样的
屋檐三境
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本网技工
  • 2016-12-23 18:08:19
 
我只想点赞!
张东升
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高级工程师
  • 2017-10-9 14:29:29
 
版主,您好。我是做电源没几个月的小白助理一个,看了您的帖子,一些基本问题不太清楚,想向您请教。
6.阻抗匹配
一般采样端子都是高阻抗端子,容易受到干扰,因此采样的下拉电阻值决定了其输入阻抗,一般希望越低越好,但这会增加上拉电阻的功率应力,自己综合权衡了。多大合适?考验的就是陆工所说的地线问题,我一般最大控制在22KΩ以内。还有人用并电容(甚至RC)来降低阻抗、消除噪音,在采样电压变化不大(不需要对细节采样)时也是可行的。
对于ADC采样,芯片手册上对这个电阻的最大值是有规范的(比如10KΩ),必须满足,不能任性,否则你的AD采样可能是神仙读数。
此外,上拉电阻也不能阻值太大,否则容易受到(板上或湿气)绝缘电阻的影响而导致采样失准。建议单个电阻的阻值,高精度采样不要超过1MΩ,一般采样不要超过2.2MΩ,即使绝缘非常良好也要尽量控制在5MΩ以内(此时500MΩ的绝缘电阻即可引起1%的采样误差)。

1.请问什么是阻抗匹配,是IC的引脚的阻抗吗?一般怎样去考虑?
2.在电路上并联一个一个电容不是一般起到滤除高频的作用吗?为什么直流下并联电容还能起到降低阻抗的作用呢?如果可以降低阻抗,那又该怎么计算呢?
3.板上的绝缘阻抗和湿气怎么会对采样电阻产生影响呢?
THTTH1982
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版主
  • 2017-10-10 10:25:28
 
比方说22K:1M 合适,你220K:10M就不合适 了。
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-10-10 11:14:09
 
这是说的是阻值要选小一点么?我看它们的比例的大小是一样的啊
nc965
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版主
  • 2017-10-12 16:56:41
 
这是在另外一个贴的回帖内容,供你参考:
10K是典型应用,10K的阻排出货量也是最大的,有事没事都放个10K(IC的高阻抗端子、MCU的I/O端子、ESD端子、MOS的G),觉得不合适,再在10K的基础上调整,有条件尽量往小调,往大调要小心,100K太大,多半不合适,当然也有完全不放电阻的,这要看功力,如果没有那点功力也不放,那就只能看运气,也有运气好的,没出问题。
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-10-10 11:00:49
 
支持,很有道理,没有版主用差分采样的么?差分采样用来采集交流的,我感觉你们的采样电阻的阻值都取得好大啊!4.7M,我见到的都是1M和2M,是不是这种和差分采样不一样啊?
nc965
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版主
  • 2017-10-12 17:00:23
 
那是对2400V采样,4只4.7M的,折算到300V,就是2.35M,你觉得很大吗?
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-10-13 13:13:25
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支持楼主,不大,肯定验证过了
JJJoker
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本网技工
  • 2017-10-30 22:10:20
  • 倒数9
 
学习了,总结的很到位。
liaozhaocheng
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版主
  • 2017-10-31 14:05:14
  • 倒数8
 
版主,有没有上拉电阻并的RC网络的计算方法?或是调试方法?
nc965
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  • 2017-10-31 18:22:08
  • 倒数7
 
你想调试啥?温度漂移?
liaozhaocheng
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版主
  • 2017-10-31 18:58:20
  • 倒数5
 
各种干扰,或是抑制过冲
nc965
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版主
  • 2017-11-1 10:13:11
  • 倒数4
 
上拉电阻没这么大本事,抑制干扰或者抑制过冲不靠它。
一般只需在布线上按高阻抗端子布线(分布范围最小化)原则处理就行了。
偶尔有III型补偿网络与上拉电阻有关,那是整个环路补偿的一部分,要综合调试。

yby123
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副总工程师
  • 2017-10-31 18:36:58
  • 倒数6
 
用分压电阻的方案,必要的话分压后加一个电压跟随器。
文章大人
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副总工程师
  • 2017-11-1 12:13:14
  • 倒数3
 
总结的很好  受教了啊
yihe026
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本网技工
  • 2017-11-5 09:08:55
  • 倒数2
 
支持楼主!学习了!
weixiu123
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最新回复
  • 2017-11-5 14:20:49
  • 倒数1
 
楼主幸苦了。很有用。学习了。
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