켈빈 연결 개요

켈빈 연결 및 테스트 측정

1Ω 미만의 낮은 저항 측정을 수행하면 리드 저항 및 접촉 저항을 포함한 오류 원인이 발생할 수 있습니다.

이 기술 노트에서는 이러한 문제와 이를 해결하는 방법에 대해 설명합니다.

1. 2선 연결

부품의 저항을 측정하기 위해 테스트 전류는 테스트 리드 세트를 통해 부품에 강제로 공급됩니다.
그런 다음 미터는 단자의 전압을 측정하여 구성 요소의 저항 값을 제공합니다. 이를 2와이어 측정이라고 합니다.

2와이어 측정에서 저항 값은 테스트 리드의 저항에 따라 달라집니다.
리드 저항으로 인해 일반적으로 무시할 수 있는 작은 전압 강하가 발생합니다.

2와이어 방법의 문제점은 일반적으로 1Ω 이하의 작은 저항 값을 측정할 때 테스트 리드의 저항으로 인해 구성 요소 전반에 걸쳐 전압 강하 외에 상대적으로 상당한 전압 강하가 발생한다는 것입니다(그림 1).
따라서 미터로 측정된 전압은 구성 요소 전체 전압의 실제 값이 아닙니다.

그림 1. 측정 정확도에 영향을 미치는 리드 저항을 보여주는 2선 테스트 연결

2. 4선 연결

2선식 방법의 한계를 고려하면 일반적으로 낮은 저항 측정에는 4선식(Kelvin) 방법이 선호됩니다.
이러한 측정은 별도의 전류 소스와 전압계를 사용하여 수행할 수 있습니다(그림 2).

그림 2. 4선 Kelvin 연결을 보여주는 다이어그램

이 구성을 사용하면 테스트 전류가 한 세트의 테스트 리드(전원 리드)를 통해 테스트 저항을 통과하는 반면, 테스트 중인 구성 요소의 전압은 두 번째 리드 세트(감지 리드)를 통해 측정됩니다.

일부 작은 전류가 감지 쌍을 통해 흐를 수 있지만 감지 단자의 임피던스가 높기 때문에 일반적으로 무시할 수 있습니다(pA 이하).
따라서 미터로 측정된 전압 강하는 본질적으로 테스트 저항의 전압과 동일합니다.
결과적으로, 2선 방법보다 저항값을 훨씬 더 정확하게 결정할 수 있습니다.

3. 켈빈도

많은 테스트 및 장비 제조업체는 실제로 '진짜' 켈빈이 아닌 '반' 켈빈인 테스트 대상 장치에 대한 연결을 사용합니다.
이는 '스프링' 프로브가 사용되는 그림 3a에 가장 잘 설명되어 있습니다.

4개의 와이어가 프로브 소켓에서 끝나기 때문에 스프링 프로브가 진정한 켈빈 연결을 제공하지 않는다는 것을 알 수 있습니다.
'진정한' 켈빈이 되려면 각 '전력' 및 '감지' 리드를 테스트 구성 요소 리드에 직접 연결하고 테스트 구성 요소 자체에 최대한 가깝게 연결해야 합니다.

4. 세미 켈빈 대 트루 켈빈

고정 장치를 사용할 때 구성 요소에 대한 진정한 4선 켈빈 연결을 유지하면서 테스트 중인 구성 요소를 연결 및 분리하는 가장 빠른 방법은 켈빈 블레이드를 사용하는 것입니다.
Kelvin 블레이드는 절연 본체에 고정된 두 개의 스프링 블레이드로 구성됩니다(그림 3b).

그림 3a. 세미 켈빈 연결 그림 3b. 진정한 켈빈 연결

앞서 설명했듯이 True Kelvin은 1Ω 미만의 저항을 측정할 때 가장 이상적인 연결 방법을 제공합니다.

그러나 테스트 픽스처를 설계할 때는 연결 방법의 기계적 측면을 고려해야 합니다.
이 경우 스프링 프로브가 켈빈 블레이드의 대안이 될 수 있습니다.
그러나 테스트 중인 부품을 통과하는 전류는 스프링 프로브 자체도 통과해야 하므로 바람직하지 않은 추가 전압 강하가 발생합니다.

스프링 프로브를 사용하여 만든 고정 장치는 구성과 유지 관리가 더 쉽다는 장점이 있으며 테스트 구성 요소를 삽입하고 제거할 때 마모되기 쉬운 Kelvin 블레이드보다 수명이 더 깁니다.

그러나 스프링 프로브는 반켈빈 연결만 제공할 수 있으므로 1Ω 미만의 저항을 측정하는 경우에는 사용하면 안 됩니다.

5. 참조