1 试验过程

该过程用于确定使用覆铜迹线作为分流电阻器的可行性和性能，其涉及到测试多个不同的覆铜迹线的宽度、长度和几何形状。试验设置如图 1-1 和图 1-2 所示。这两个电路板统称为“版本 A”。

这里总共测试了四个迹线宽度：8mil、100mil、200mil 和 1750mil。这些迹线各自均在长度为一英寸、二英寸和三英寸且有电流流过的条件下进行了测试。此外，各迹线均从迹线底部（红色层上迹线的下缘）抽头并从中间通孔连接到另一层（蓝色层）。在本文档中，“分接点”是指覆铜迹线上使用差分放大器测得电压的位置。如果温度和尺寸已知，那么便可以计算出两点之间的电阻。这里在迹线的底部和中间选择了分接点，以便调查检测线路位置对电压测量的影响。流过导体的电流大小与导线的电阻成反比，这意味着测量中间的电压理论上应该会得到不同的结果，因为与迹线的中间相比，电流需要流过更长的覆铜迹线才能达到迹线的底部，因而对应的电阻会更大。这里通过使用迹线上的不同分接点测试了多个长度，展示迹线的线性度。如果迹线电阻表现为线性，那么三英寸分接点处的电阻应该是一英寸分接点处的三倍。另外，图 1-1 中还显示了所谓的“方形”几何形状（顶部往下的第二个迹线）。这是一个 8mil 迹线，旨在检查更改电流路径对总体电阻测量造成的影响。

覆铜迹线分流分接点通过覆铜迹线检测线路连接到 INA190 仪表放大器。INA190 系列器件是电压输出、电流分流监控器（也称为电流检测放大器），常用于过流保护、针对系统优化的精密电流测量或闭环反馈电路。该系列器件可在独立于电源电压的 –0.1 V 至 +40V 共模电压下检测分流器上的压降。共有五种固定增益可供选择：25V/V、50V/V、100V/V、200V/V 或 500V/V。之所以选择 INA190 是因为它具有低输入偏置电流，而这可以提高电压测量的精度。对于每个迹线，这里记录了多个已知电流下每个点（距离迹线底部和中间一英寸、两英寸和三英寸）的 INA190 输出，并使用电流和放大器的增益值转换成了电阻测量值。从每个迹线拉取的最大电流电平由制造商提供的电流宽度计算器来确定。这里使用了四个不同的电流（1A、5A、10A 和 50A）来计算保持迹线温度升高 20°C 以内的最小迹线宽度。这些宽度经过了四舍五入，以便获得可以安全地处理给定电流的迹线宽度，并且这些电流也定义为测试特定迹线所需的最大电流。8mil 迹线采用 1A 电流，100mil 迹线采用 5A 电流，200mil 迹线采用 10A 电流，而 1750mil 迹线采用 50A 电流。所选的 INA190 增益设置是为了避免理想覆铜迹线电阻器在给定的最大电流流过时发生饱和，并假定电源电压约为 5V。100mil、200mil 和 1750mil 迹线全都使用了增益为 100V/V 的 INA190 A3，而 8mil 迹线使用了增益为 50V/V 的 INA190 A2。

通过从给定的 INA190 输出计算电阻，便可以看到覆铜迹线电阻随着电流电平增加的变化方式。此外，这些测试都是在温度受控的环境下使用四种不同的环境温度水平重复执行的：0°C、25°C、55°C 和 85°C。虽然 25°C 在传统上被视为室温，但是本例中的 25°C 设置与此处称为室温的情况不同，因为 25°C 是温度控制值，而“室温”是指测量是在温度受控环境之外完成的。在四种不同温度水平下进行测试反映了电阻随温度的变化情况。对于这些测试，仅使用了三英寸测试点，但同样也测试了中间和底部分接点。

电流阶跃测量通过调整与迹线串联的电子负载以拉取所需电流电平来获得。为了获得精确的结果，这里使用万用表测量了与迹线和电子负载串联的精密电阻器上的电压，以准确确定有多少电流流过迹线。尽管迹线上由电阻器和万用表组合测得的实际电流会在一个小的正负电流值范围内变化，但每个迹线最初都使用电子负载所指定的 0A 进行测试。共模电压设置为约 5V。

尽管 图 1-1 和图 1-2 中并未显示，但是 TMP235 温度传感器是通过一段导热胶带粘贴到每个迹线中间的。TMP23x 器件是高精度 CMOS 集成电路线性模拟温度传感器系列，其输出电压与温度成比例。此传感器上覆盖有导热胶带，从而进一步增加与迹线的接触并与周围环境隔温。此传感器获取关于迹线温度的数据，以确定温度对迹线电阻和性能的影响。在 0A 电流阶跃条件下获得的温度数据用作基准温度测量值，旨在考虑可能导致迹线温度与环境温度之间出现偏差的任何变量，尤其是在更加受控的环境中。

结果按照是否在温度受控环境中获得来进行分组。获取数据的过程相对比较简单。对于室温测量，该过程涉及到电流大致按照对数形式从 0A 逐渐增加到每个迹线的最大电流电平。在移到下一个电流阶跃时，记录了一英寸、两英寸和三英寸位置的 INA190 输出。然后，使用 TMP235EVM 评估软件来监测 TMP235 传感器的温度输出，直到其停止增加。在该点，以 2Hz 采样率记录了 50 个温度样本并取平均值来确定迹线温度。在测试过程中，可以观察到所测最后一个分接点与温度记录之间发生了可能非平凡温度升高，这意味着 INA190 输出可能在温度稳定过程中发生了变化。为此，该过程针对温度受控测试进行了细微修改。由于这些测试都是在温度室内执行的，因此首先使用了 TMP235 来确保在任何测试开始之前迹线已经使用环境室温度进行了均衡。然后，使用较少的电流阶跃再次从 0A 到最大值的范围内进行扫描。不过，这种情况下，在 INA190 输出和 TMP235 输出稳定之前，没有记录任何值。Topic Link Label2详细介绍了这两种测试设置的结果。