并联使用 Kelvin 结构电阻器时的布局设计

图 1：三个并联的 Kelvin 结构 4 引脚电阻器。(图片来源：深圳市毫欧电子有限公司）

如需并联三个 Kelvin 结构 4 引脚电阻器，布线时必须优先考虑“电流均匀分布”、“不会干扰电压检测”、“保持 Kelvin 结构的特性”。布线原则和步骤如下：

1. 核心原理：分流和电压路径并保持对称

1. 电流路径（I+、I-）：用粗大、对称、均匀的电流通路传输主电流。这些路径应使用粗导线或铜线连接。三个电阻器的电流路径长度和阻抗应尽可能一致，以避免寄生参数差异导致电流分布不均（造成某个电阻器过载）。
2. 电压检测路径（V+、V-）：用细小、独立、无干扰的电压路径，只传输微弱的检测信号，应使用单独的细导线连接。这些通路应与电阻器的电压端子（V+、V-）严格连接。禁止与电流路径共用导线（否则会引入额外电阻，破坏 Kelvin 结构的精度优势）。

如图 2 所示，当三个电阻器并联时，可以使用其中一个电阻器的电压检测引脚，因为另外两个电阻器的电压引脚没有设置为电网络信号，而是保持浮动状态，只与焊盘连接固定。由于并联电阻器网络中所有电阻器的压降相同，因此并联电阻器之间存在一个公共电压，该电压对所有并联器件都相同。

图 2：裸合金电阻器系列 - Kelvin 并联布局。(图片来源：深圳市毫欧电子有限公司）

2. 具体布线步骤和细节

1. 电阻器布局：对称、紧凑，减小寄生参数

   将三个 Kelvin 电阻并排放置，或构成间距均匀紧凑的三角形。确保每个电阻器与汇流点和电压检测点的物理距离相同，以尽量减少因布线长度不同而导致的寄生电感或电阻变化。电阻器引脚应朝向同一方向（例如，电流端子朝外，电压端子朝内），以方便集中布线。

2. 电流路径 (I+, I-) 布线：使用母线或铜端结块，并尽可能使用对称支路。

   母线/铜端接块面积的设计：

   输入 (I+)：创建共用 I+ 母线（建议铜厚 ≥ 35 μm，宽度根据总电流计算，如总电流为 100 A 时 ≥ 5 mm）。将三个电阻器的 I+ 端子通过等长、等宽的分支导线连接到该母线（分支长度差 ≤ 1 毫米，宽度一致）。

   输出 (I-)：同样，设置一条共用 I- 母线。使用等长、等宽的分支导线将三个电阻器的 I- 端子连接到该总线上。

   避免电流交叉：电流路径必须远离电压检测路径，以减少电磁干扰（大电流会产生干扰电压信号的磁场）。

3. 电压检测路径 (V+, V-) 接线：独立引线，直接连接至检测芯片。

独立导线：用一根单独的细线（如 0.2 mm 宽、18 mm 厚的铜线，因为电流极低）引出三个电阻器中一个的 V+ 端子。这同样适用于每个电阻器的 V- 端子。

短而直：电压检测线应尽可能短，以避免缠绕，减少寄生电阻和噪声。

请勿将电阻器的 V+ 引线连接至 I+ 母线（或另一个电阻器的 I+ 端子）。该引线必须与该电阻器的 V+ 端子连接。同样，V- 引线连接只能连接与其对应的 V- 端子。

结语

在电子测量中使用三个 Kevin 结构 4 引脚电阻器时，必须仔细考虑与其相关的布线。遵循本博客中概述的指南，有助您避免一些常见错误和令人头疼的错误测量。