在電子元器件行業(yè)，提起電阻，往往想到的是幾塊錢(qián)買(mǎi)一盤(pán)的便宜東西，哪怕是較為特殊的合金電阻，也不過(guò)幾毛錢(qián)一顆。上百塊一顆的“天價(jià)”電流檢測(cè)電阻，真的有人買(mǎi)嗎？我們觀察了Digikey和Mouser等海外元器件電商平臺(tái)等的銷(xiāo)量變化，發(fā)現(xiàn)不僅有需求，而且需求還不少。

在工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)線、ATE自動(dòng)測(cè)試線、精密儀器儀表、半導(dǎo)體設(shè)備等高端應(yīng)用中，精密電阻和精密電流檢測(cè)電阻的作用十分關(guān)鍵，它能精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)電流，為設(shè)備提供精準(zhǔn)的輸入信號(hào)，穩(wěn)定的輸出參數(shù)和精確的控制能力。隨著新能源、半導(dǎo)體、工業(yè)自動(dòng)化等高精度場(chǎng)景的爆發(fā)式增長(zhǎng)，帶動(dòng)了高性能精密檢流電阻的需求，同時(shí)市場(chǎng)對(duì)該類(lèi)產(chǎn)品的要求愈發(fā)嚴(yán)苛——不僅要毫厘不差，更要經(jīng)得起時(shí)間與環(huán)境的考驗(yàn)。

然而，長(zhǎng)期以來(lái)，高端精密電阻市場(chǎng)被海外品牌壟斷，它們靠先發(fā)優(yōu)勢(shì)和技術(shù)積累主導(dǎo)市場(chǎng)，價(jià)格居高不下，給國(guó)內(nèi)依賴(lài)此類(lèi)電阻的企業(yè)帶來(lái)成本壓力，制約行業(yè)發(fā)展。

開(kāi)步電子自主研發(fā)的 PCSR2512 精密檢流電阻突破技術(shù)壁壘，打入國(guó)際市場(chǎng)，為國(guó)產(chǎn)精密電阻爭(zhēng)得一席之地。這款電阻究竟有何硬核實(shí)力？讓我們一探究竟。

 產(chǎn)品介紹 

PCSR2512 是開(kāi)步電子研發(fā)制造的一款精密檢流電阻，在工藝方面，PCSR2512采用電子束焊接工藝，焊接設(shè)備由開(kāi)步集團(tuán)子公司桂林實(shí)創(chuàng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)，具備焊縫深寬比高，焊縫窄，熱影響區(qū)小以及機(jī)械強(qiáng)度高等特點(diǎn)。電阻材料采用自主研發(fā)的高穩(wěn)定性鎳鉻合金，該合金由開(kāi)步集團(tuán)子公司上海同立合金團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)生產(chǎn)。電阻本體采用精密沖壓方式一體成型，提高了電阻的一致性。通過(guò)精準(zhǔn)把控原材料電阻合金、焊接工藝和成型工藝，該產(chǎn)品的精度可達(dá) 0.1%，典型溫漂為 5 - 10ppm/℃，在 - 55℃至 + 170℃的溫度范圍內(nèi)，最大溫漂不超過(guò) 15ppm/℃ 。在 70℃環(huán)境溫度、額定功率的條件下，經(jīng)過(guò) 1000 小時(shí)負(fù)載壽命測(cè)試，電阻典型長(zhǎng)期漂移量不超過(guò) 0.01%；目前PCSR2512 已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，交付海內(nèi)外頭部用戶(hù)。

核心參數(shù)

對(duì)于高精度檢流電阻，工程師主要關(guān)注兩個(gè)方面：一是電阻的實(shí)際使用總誤差（直接影響電阻器可實(shí)現(xiàn)的電流采樣精度），二是電阻的長(zhǎng)期性能表現(xiàn)，其中長(zhǎng)期性能表現(xiàn)主要通過(guò)負(fù)載壽命參數(shù)體現(xiàn)，而電阻誤差則由多個(gè)參數(shù)共同決定，其簡(jiǎn)化的計(jì)算公式為：

檢流電阻總誤差 = 初始精度誤差 + 溫升 × 溫漂系數(shù)（溫漂） + 負(fù)載壽命（時(shí)漂）

上式中各參數(shù)對(duì)總誤差的影響存在差異。

● 初始精度誤差：初始精度誤差固定不變，通過(guò)設(shè)備初始下線校準(zhǔn)或標(biāo)定，能較容易避免電阻本身初始精度對(duì)設(shè)備的影響。

● 溫度系數(shù)造成的誤差：該誤差是可恢復(fù)的，當(dāng)環(huán)境溫度恢復(fù)到室溫，電阻阻值也會(huì)恢復(fù)到初始值。通過(guò)檢測(cè)實(shí)際溫升并結(jié)合溫度系數(shù)，誤差貢獻(xiàn)相對(duì)容易計(jì)算。

● 負(fù)載壽命造成的誤差：此誤差不可逆轉(zhuǎn)且難以計(jì)算，在實(shí)際使用中也很難測(cè)量。要降低其對(duì)檢測(cè)精度的影響，只能定期對(duì)電阻進(jìn)行阻值測(cè)試，并對(duì)整體設(shè)備進(jìn)行重新標(biāo)定，但在實(shí)際使用中幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

顯而易見(jiàn)，為確保電流采樣精度，實(shí)現(xiàn)誤差貢獻(xiàn)可控，電阻的長(zhǎng)期穩(wěn)定性至關(guān)重要。下文我們將會(huì)從：長(zhǎng)期穩(wěn)定性，溫漂，初始精度三個(gè)角度，為您介紹對(duì)應(yīng)參數(shù)。

/  負(fù)載壽命/長(zhǎng)期穩(wěn)定性   /

負(fù)載壽命是用于評(píng)估電阻在長(zhǎng)時(shí)間使用后阻值變化程度的參數(shù)，測(cè)試方法：“在特定溫度下給電阻加載額定功率，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，檢測(cè)電阻的阻值變化值，此時(shí)測(cè)得的電阻變化值與初始電阻值的比例稱(chēng)為該電阻產(chǎn)品在對(duì)應(yīng)條件下的負(fù)載壽命?！毙枰⒁獾氖牵贺?fù)載壽命的測(cè)試有不同的溫度，不同的測(cè)試時(shí)間，在對(duì)比產(chǎn)品時(shí)請(qǐng)對(duì)比同溫度，同測(cè)試時(shí)的負(fù)載壽命參數(shù)。

以我司 PCSR2512 系列產(chǎn)品為例，在 70℃環(huán)境下，加載額定功率 1000h 后，阻值變化情況如下：

從這些數(shù)據(jù)可以看出，PCSR2512 系列產(chǎn)品在該條件下測(cè)試的阻值變化率總體小于 0.05%，換言之，該系列產(chǎn)品在使用1000h后電阻值的變化非常微小，處于行業(yè)領(lǐng)先水平。

/   溫度系數(shù)   /

溫度系數(shù)是用于評(píng)估隨著溫度升高，電阻器阻值變化程度的參數(shù)。其測(cè)試方法如下：

1.  將電阻分別置于參考溫度、最小溫度、最大溫度環(huán)境中。這里的最小溫度與最大溫度，是人為定義的，不同廠家有著不同標(biāo)準(zhǔn)。以 PCSR2512 為例，其溫漂定義范圍是 - 55℃~125℃，此時(shí)最小溫度即為 - 55℃，最大溫度為 + 125℃。不同廠家、不同產(chǎn)品的溫漂定義區(qū)間有所不同，需要額外注意。

2.  待電阻阻值穩(wěn)定后，測(cè)量其在上述不同溫度下對(duì)應(yīng)的電阻值。

3.  按照特定公式計(jì)算，最終得出電阻器的溫度系數(shù)。

需要注意，電阻器的溫度系數(shù)僅在對(duì)應(yīng)的溫漂定義區(qū)間內(nèi)符合要求。因此，在對(duì)比不同產(chǎn)品的溫度系數(shù)時(shí)，務(wù)必確保它們的溫度定義范圍一致，否則對(duì)比結(jié)果將不具參考性 。

以下是 PCSR2512 系列產(chǎn)品在不同溫度下的溫度系數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)：

從這些數(shù)據(jù)中我們可以發(fā)現(xiàn)，PCSR2512 系列在 -55℃至 +125℃的溫度區(qū)間內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn) 10ppm/℃以?xún)?nèi)的溫度系數(shù)，也就是溫度每升高1℃，電阻值的變化率小于十萬(wàn)分之一。

在實(shí)際使用中，如果系統(tǒng)不提供強(qiáng)制散熱條件，電阻溫升常常能達(dá)到幾十度，此時(shí)選擇溫度系數(shù)低的產(chǎn)品將會(huì)大幅度降低溫度升高導(dǎo)致的阻值變化。這就是選擇低TCR產(chǎn)品的意義所在，尤其是面向小型化，高集成度，高精度需求的高端/特種設(shè)備。

/  初始精度   /

初始精度是用于評(píng)估電阻產(chǎn)品在未使用的情況下電阻值與標(biāo)稱(chēng)值偏差大小的參數(shù)，測(cè)量方法：“在25℃環(huán)境下，直接測(cè)量電阻器的電阻值，此時(shí)測(cè)得的電阻值與標(biāo)稱(chēng)阻值的差值除以標(biāo)稱(chēng)阻值就是該電阻器的初始精度?！?/p>

當(dāng)電流檢測(cè)精度要求不高時(shí)，往往對(duì)初始精度沒(méi)有太多要求。但是對(duì)于高精度電流檢測(cè)則不同，在不對(duì)電阻產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)定的情況下，電阻器的初始精度會(huì)較大程度地影響電流檢測(cè)精度。因此，我們也需要對(duì)初始阻值保持關(guān)注。

產(chǎn)品對(duì)比

在精密檢流電阻領(lǐng)域，參數(shù)指標(biāo)是衡量產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的核心標(biāo)尺。然而，面對(duì)市場(chǎng)上琳瑯滿(mǎn)目的產(chǎn)品，工程師們往往陷入兩難：性能與成本能否兼得？國(guó)產(chǎn)替代能否滿(mǎn)足嚴(yán)苛需求？

為此，我們選取全球精密電阻領(lǐng)域具有代表性的知名品牌 2512 系列產(chǎn)品，與開(kāi)步電子 PCSR2512 進(jìn)行基本信息對(duì)比 。

PS：表格中海外品牌產(chǎn)品的價(jià)格、交期等信息均參考貿(mào)澤電子公開(kāi)信息，PCSR2512產(chǎn)品的價(jià)格、交期信息參考自開(kāi)步電子官網(wǎng)的公開(kāi)信息

對(duì)比兩款產(chǎn)品的參數(shù)我們可以發(fā)現(xiàn)，開(kāi)步電子的PCSR2512系列產(chǎn)品在基本參數(shù)上已經(jīng)比肩業(yè)內(nèi)頂尖標(biāo)桿產(chǎn)品，得益于開(kāi)步電子堅(jiān)持的全產(chǎn)業(yè)鏈布局，PCSR2512系列在產(chǎn)品價(jià)格與交付上的有所領(lǐng)先。

 總結(jié) 

國(guó)產(chǎn)精密電阻的破局邏輯：技術(shù)+成本+服務(wù)的三重革新

開(kāi)步電子PCSR2512的突圍，絕非簡(jiǎn)單的“低價(jià)替代”，而是通過(guò)全產(chǎn)業(yè)鏈布局實(shí)現(xiàn)的技術(shù)躍遷：

● 性能對(duì)標(biāo)：在長(zhǎng)期穩(wěn)定性（2000h漂移0.2%）、溫度系數(shù)（±15ppm/℃）、初始精度±0.1%、等核心指標(biāo)上，與業(yè)內(nèi)標(biāo)桿并駕齊驅(qū)，部分場(chǎng)景甚至更適配國(guó)內(nèi)嚴(yán)苛工況。

● 成本控制：采用自研電子束焊接工藝與全流程國(guó)產(chǎn)化供應(yīng)鏈，價(jià)格僅為海外同類(lèi)1/5，同時(shí)交期從大半年壓縮至8周，化解“等料卡產(chǎn)”困局。

● 本土化服務(wù)閉環(huán)：從定制化參數(shù)調(diào)整到24小時(shí)技術(shù)支持，解決進(jìn)口品牌“響應(yīng)慢、門(mén)檻高”的行業(yè)現(xiàn)狀。

當(dāng)下，精密電阻的國(guó)產(chǎn)化已從“替代”走向“超越”。開(kāi)步電子作為國(guó)產(chǎn)高端電阻制造商的領(lǐng)頭企業(yè)，始終秉持以技術(shù)與研發(fā)為核心，以 “豐全球電子羽翼，解用戶(hù)設(shè)計(jì)制造之難”為愿景，正在新能源BMS、工業(yè)伺服系統(tǒng)、高端醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域，重塑中國(guó)制造的競(jìng)爭(zhēng)力。

睿思課堂

Q：電阻阻值的長(zhǎng)期漂移，為何不可逆？長(zhǎng)期漂移誤差為何難以計(jì)算？

A：根據(jù)VPG（Vishay Precision Group）與Vishay的創(chuàng)始人Felix Zandman博士的著作《Resistor Theory and Technology》第三章：Irreversible Phenomena Associated with Ohm's Law中提及：

①“在由各種類(lèi)型原子組成的固體溶液中，相似性質(zhì)原子的濃度 c 可以在溶液中從一點(diǎn)變化到另一點(diǎn)，因此該系統(tǒng)的自發(fā)趨勢(shì)將趨向于均勻化。”

②“就導(dǎo)電性而言，如果被研究的晶體是完美且單晶的，那么可能不會(huì)有與歐姆定律相關(guān)的不可逆現(xiàn)象，因?yàn)榫Ц裨訉o(wú)法區(qū)分。然而，顯然情況并非如此，導(dǎo)電性將通過(guò)馬蒂森定律隨時(shí)間和溫度變化?！?/span>

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由此我們可以得到答案：

①電阻參數(shù)誤差不可逆轉(zhuǎn)的原因：制造電阻的材料并非均勻分布，依據(jù)熱力學(xué)第二定律，材料會(huì)自發(fā)朝著更均勻的狀態(tài)演變，如同屋子不打掃會(huì)變雜亂，且當(dāng)下沒(méi)有恢復(fù)材料初始狀態(tài)的手段，所以變化無(wú)法逆轉(zhuǎn)。

②電阻參數(shù)誤差難以計(jì)算的原因：該過(guò)程受微觀結(jié)構(gòu)、使用環(huán)境等因素影響，缺乏簡(jiǎn)便理論進(jìn)行分析，實(shí)際測(cè)試的可重復(fù)性低且耗時(shí)很長(zhǎng)，故而難以從理論上預(yù)估電阻變化值，只能依據(jù)負(fù)載壽命測(cè)試數(shù)據(jù)，結(jié)合溫度，功率，時(shí)間等參數(shù)，做大致判斷。