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电路板铜箔电阻的控制和测量

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本帖最后由 xxyyzz123 于 2018-8-15 11:06 编辑

附件讨论一个电池保护板的实例,来学习电路板铜箔电阻的控制和测量电池保护电路会从多个角度保护电池,防止电池工作的不合适的环境下,比如过温、过压、过流保护。过压保护又有很多情形:充电过压、放电过压等。
本题以DW01为例子讨论过流保护设计是如何把电路板铜箔电阻考虑进来。,因为这个问题比较隐蔽。而电压保护,相对比较简单一些。

前面说了,电压保护比较简单,就不多说。电流保护是通过CS脚的电压来检测的,等效为GND~CS之间的电压作为依据。
这个电压,直观的看,是8205AD-S内阻。其实还必须要考虑铜箔电阻。

下面描述设计思路:
1.      电池是2000毫安时的电池,工作电流0.4A;
2.      放电保护电流最大1.5C放电,则最大放电电流为3A。超过这个值进入保护。
3.      查看8205a的规格表,知道其室温是的典型D-S导通电阻是25毫欧到45毫欧之间。
4.      参看DW01的规格表,知道其保护电压约150mV左右(实际为120~180毫伏之间)。
5.      按这个值,则GND到R2电阻采样点的电阻应该在50毫欧。
6.      考虑到D-S自身电阻有25~45毫欧左右,所以必须在R2采样电压点到GND之间串一个25毫欧左右的电阻。实际上并没有必要有一个这样的电阻,而是控制PCB走线,用铜箔走出一条精确的电阻。
7.      为了省钱,我打算用1盎司的PCB板。
8.      用网站WWW.ETESTECH.COM提供的工具计算铜箔走线长度。因为设计的电流是1A,所以铜箔宽度需要1毫米,这里考虑到其它因素,实际选用0.4毫米。这样可以试探出一个走线长度,使得其电阻值大致25毫欧。
9.      最坏估算:如果D-S电阻只有25毫欧,电阻为50毫欧,如果保护电压为180毫伏,则可以算出最大的保护电流为:3.6A,相当于电池2C放电。如果DS电阻为45毫欧,保护电压为120毫伏,则保护电流为:1.7A。由于实际工作电流在0.4A左右。


10.      用allegro走线:



上图中,8205AD-S内阻加上突出显示的那一段铜箔电阻,就是整个采样电阻。由于铜箔电阻基本比较稳定,温漂100ppm以内吧,D-S内阻随温度变化阻值变化很大,但由于其电阻占总电阻比例很小,所以,整个采样电阻的波动会降低很多,对于限流保护的精度要求来说,是足够的。



11.      PCB板回来了,用纳欧表测试一下电阻值,比较准确呢。



别胡掰.pdf (1.5 MB) ---


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沙发
airwill| | 2018-8-7 07:40 | 只看该作者
可否讲讲, 铜箔电阻的控制和测量 的目的是什么, 有多少地方需要用到这个技术
控制的手动呢, 精度能达到多少?

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板凳
xxyyzz123|  楼主 | 2018-8-13 09:35 | 只看该作者
airwill 发表于 2018-8-7 07:40
可否讲讲, 铜箔电阻的控制和测量 的目的是什么, 有多少地方需要用到这个技术
控制的手动呢, 精度能达到多少 ...

有很多地方需要控制铜箔电阻。
像大一点电流的开关电源,就要控制MOSFET管的对地电阻。地弹可能导致MOSFET误动作,炸机。

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地板
airwill| | 2018-8-13 21:46 | 只看该作者
那你的铜箔电阻能控制到啥精度呢?  如果批量生产的 PCB 的铜箔厚度薄了, 你怎么控制呢

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xxyyzz123|  楼主 | 2018-8-15 11:16 | 只看该作者
airwill 发表于 2018-8-13 21:46
那你的铜箔电阻能控制到啥精度呢?  如果批量生产的 PCB 的铜箔厚度薄了, 你怎么控制呢 ...

这个精度要求不高的。

一般先规划一下线路走线。但走线可能会有差错。
所以需要用纳欧,微欧表实测一下,检查线路是否满足要求。
一般的工程师对铜箔电阻没有概念,以为铜箔就是0电阻,很容易造成设计不良。

在精密测量,大功率电源,模拟-数字混合信号中,经常需要考虑铜箔电阻的影响,设计和布线都可能导致电阻异常。

最常见的就是地电阻。电路板很大时,地走线不合理,会导致两个器件的地电压差很大,比如一个10CM长的板,走向从一端到另外一端有0.1欧电阻,如果过100A瞬间扰动电流,可以有高达10V的电压。这个电压可以染很多设备误动作,比如MOSFET开关可能误开通导致炸机。数字电路也可能误动作。

所以这个时候,需要用纳欧表实际测试一下电路铜箔电阻,优化走线,加大过孔,甚至可能需要把2层板改成4层板。我们经常在判断是否用2层板还是4层板的时候,都室凭感觉和成本压力。如果有一个表测出实际的电阻不符合要求,就可以以技术量化的方式确定4层板的需求。或许会设计更严格一些。

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yewtron| | 2018-9-4 16:24 | 只看该作者
感谢楼主分享,学习用了。

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