1 简介

将分流电阻器并联是一种常见的设计策略，尤其适用于大电流应用。它可以将电流分配到多个电阻器上，从而允许承受更大的功率并改善热损耗。此外，这种设计还能采用尺寸更小、成本更低且更易获取的分流电阻。

并联分流结构还能降低等效电阻，从而减小分流器两端的压降，这既能降低功耗 ( $P = I^{2}R$ ) 又可提升系统效率。此外，为高电流设计的单个分流电阻器可能具有更大的物理尺寸，因此会产生更高的寄生电感。采用多个并联的小型电阻器有助于降低分流结构的整体电感。这一特性在快速开关电路中尤为重要，例如电机驱动或电源电路，因为电感可能引起电压尖峰和测量误差。​

另一方面，并联分流设计可能导致电流分配不均，因为很难确保电流在并联电阻器之间均匀分配。制造公差引起的电阻变化以及 PCB 走线电阻器的差异，会导致电流分布不均。这可能导致某个电阻器承载超过设计的电流而过热，从而改变其阻值并进一步加剧电流不均衡。图 1-1 详细列出了在使用 µΩ 级分流电阻时，可能变得显著的各类电阻来源。

除分流电阻器本身，辅助电阻（如分流器与电阻器焊盘间的焊料、分流电阻与走线之间的焊料以及分流器周围的铜箔）也会影响有效电阻值，其阻值分别约为 10-100µΩ、1-10µΩ 和 500µΩ/平方，如 图 1-1 中所示。

图 1-1 并联分流布局中的电阻来源

精确的并联分流设计需要非常极其严谨且对称的 PCB 布局。布局必须确保补偿铜箔电阻、焊料电阻与走线电阻的影响，从而使分流电阻器成为总分流压降的主导因素。为缓解电流分配不均问题，连接各电阻器的走线应在长度和宽度上尽可能保持的一致性。此外，布局必须确保电流优先流经分流器通道，而非检测走线路径。

尽可能降低走线电阻影响的一种方法是采用开尔文连接。然而，当涉及多个并联分流器时，必须确保从中心对称点测量电压，或让所有分流器具备独立的开尔文连接，否则测量精度会受到影响。

本文研究不同并联电阻器布局对基于分流电阻的电流检测中总分流压降的影响效果。本分析由 TINA-TI 模拟与 PCB 实测数据提供支持。本文提供了在使用 INA190（TI 超精密电流传感放大器，最大输入偏置电流 3nA）时的布局设计建议。这一重点有助于确保各分流器间的电流均衡分配。在考虑器件额外输入偏置电流的情况下，该布局可推广应用于产品组合中的其他器件。