分流电阻与发热
来源：AKM(旭化成微电子)
发布时间：2025-10-11
本期推文将介绍分流电阻式电流传感器及其发热原理。这将帮助您理解分流电阻传感器的热量是如何产生的，以及应该如何做应对措施。
内容如下：
・分流电阻式电流传感器的工作原理和发热机理
・分流电阻式电流传感器发热的影响和散热对策
・低发热电流检测方法
分流电阻的原理与发热
监控电机或逆变器等工业设备的电流，在确保安全、性能以及效率方面是不可或缺的，分流电阻便是电流检测方法中的一种。分流电阻的原理与通常电阻相同，只是专门用于电流测量。如图1所示，通过将要测量的电流流过已知电阻值的分流电阻，并测量分流电阻两端的电压，便可利用欧姆定律V=IR，计算流过电流的电流值。连接方法：将要进行电流测量的部分进行串联连接。原理简单而且易于使用，因此是最主流的电流检测方式。
分流电阻也与通常电阻一样，流过电流时会发热。根据焦耳定律P=I2R，可知发热量与电流的平方及电阻值成正比。
图 1 通过分流电阻检测电流的原理
分流电阻的发热量
从分流电阻的结构可以看出，分流电阻必定会发热。那分流电阻实际上会产生何种程度的发热呢？
请看图 2。在右面所述的条件下，测量了分流电阻的表面温度。测量后发现，高温部分上升到约 80°C，温度上升量为 55°C。
由于温度上升量与发热量成正比，因此，电阻值达到2倍时，温度上升量也会上升到2倍；电流值达到2倍时，温度上升量则会上升到4倍。所以分流电阻不适合用于测量大电流。
一般来说，可以不介意发热，使用的电流大小约在10Arms左右。
相反，要抑制温度上升时，如果流过电流的电流量相同，只要减小分流电阻的电阻值就可以了。但是，如果电阻值变小，分流电阻两端的检测电压 (V=IR) 也必定会减小。这就需要对分流电阻的检测电压进行某种程度的增大，以确保后段的信号处理达到足够的S/N比。所以说，只是为了降低发热而减小电阻值，并不是理想的方法。
实验条件
・分流电阻 = 5mΩ
・尺寸 = 6432 (6.4mm × 3.2mm)
・电流量 = 20A
・自然风冷下的室温 (25℃)
图 2 分流电阻的热图像
发热产生的影响
分流电阻的发热与 S/N 比之间有着相互制约的关系，因此，难以通过降低电阻值来抑制发热。如果分流电阻必定发热，那导致的结果是什么呢？主要有两个问题。
1. 成本增加、零部件尺寸增大
分流电阻等的电子部件可能会因过度发热而导致损坏。因此，电子部件规定有额定值，要求保持足够的余量，以确保安全使用。一般来说，额定值越大，成本越高，尺寸也越大。
电机或逆变器等工业设备的基板上装有各种部件。近年来，伴随着工厂的集约化等进程，这些基板也趋于小型化。也就是说，在较小的基板上装满了各种部件，安装空间十分狭窄。受分流电阻发热的影响，其它电子部件的环境温度会升高。这样，其它部件也必须选择工作环境温度等额定值较大的规格，从而导致系统全体成本增加，影响到集约化/小型化进程。
2. 电路的复杂化，增加零部件数量
分流电阻也与通常电阻一样，电阻值因温度而异。检测电压与分流电阻的电阻值成正比，因此，如果因发热导致温度上升，造成电阻值发生变化，那么，计算的电流值就会产生偏差。
为此，需要利用温度补偿电路对分流电阻的温度变化部分进行补偿，以确保分流电阻可高精度地检测电流。这样的话，电路就会复杂化，部件数量也会随之增加，从而也会影响到小型化进程。
总而言之，分流电阻的这种发热会对系统全体产生很大的影响。
图 3 使用分流电阻时的电路图
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