Pour qu'un appareil électronique fonctionne correctement, il peut être très important de connaître le courant d'entrée ou de sortie d'un nœud dans un circuit. Souvent, le plus simple pour le déterminer est d'imposer une résistance sur le chemin du reste du circuit vers ce nœud. La perte de tension au niveau de la résistance peut être mesurée, peut-être avec un ampli-op. Le microcontrôleur du circuit peut ensuite calculer le courant selon la loi d'Ohm : U=RI. De manière à ne pas perdre de puissance ni altérer le fonctionnement du circuit, cette résistance (la résistance de captage de courant) doit être particulièrement petite, généralement de l'ordre de centièmes d'Ohms (0,01 Ω).
Cette méthode est le plus souvent utilisée pour mesure des courants très faibles. Par conséquent, la puissance dissipée dans la résistance sera très faible. Avec cette méthode, la difficulté réside dans le fait que pour des résistances aussi petites la résistance dans les câbles vers et à partir du composant est réellement significative en comparaison de la résistance elle-même. Il y a un risque qu'elle soit suffisante pour fausser la mesure.
Par exemple, si la valeur des résistances est de 0,001 Ω, la résistance ajoutée aux câbles peut être 0,002 Ω. Dans ce cas, le système s'attend à lire une perte de tension sur 0,001 Ω, alors qu'en fait il lira une perte de 0,003 Ω (0,001 + 0,002). En raison de la relation inverse entre courant et résistance (I=U/R), le résultat du calcul du courant est bien supérieur à la valeur réelle.
Pourquoi est-il nécessaire d'utiliser des résistances spécialisées pour le captage du courant ?
Pour contourner le problème, il suffit de disposer de deux fils supplémentaires, dédiés à la mesure de la tension, en plus des deux fils d'origine qui servent à conduire le courant vers et hors du nœud.
Ces deux fils supplémentaires mesurent la chute de tension. En raison de l'ampli-op (ou de tout autre périphérique qui lit la tension qui dispose d'une résistance d'entrée très élevée), la chute de tension sur cette deuxième paire de fils est infime. Il devient alors possible de calculer précisément la valeur réelle du courant. Cette configuration de résistance spécialisée (avec quatre terminaisons au lieu de deux) s'appelle une connexion Kelvin.
La série LVK d'Ohmite, qui regroupe des résistances de captage de courant à quatre terminaisons, est disponible auprès d'Arrow Electronics. La fiche technique montre une série de résistances montées en surface. L'illustration ci-dessous montre les quatre tampons de résistance, deux pour le courant et deux pour la mesure de la tension.
Les produits de cette série sont disponibles par niveau de dissipation de puissance, de plage de résistance et de tolérance. Ces périphériques présentent des coefficients de température élevés malgré leurs valeurs de résistances inférieures à 1 Ω.
Le concept selon lequel la chute de tension sur un câble de petite longueur peut ruiner une mesure du courant est difficile à appréhender, mais la mesure du courant utilisant de très faibles valeurs de résistance, l'effet peut être plutôt notable. Heureusement, les concepteurs ont à leur disposition une solution peu onéreuse d'éviter la difficulté.
