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隔離式電流傳感器解決電路、安全問(wèn)題

2512860 2022-11-28 | pdf | 306.17KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

在許多與電源相關(guān)的應(yīng)用中，了解導(dǎo)體中流過(guò)多少電流至關(guān)重要。訣竅是了解可以測(cè)量此電流的多種方法，并根據(jù)安全、功率、成本、外形和電路可訪問(wèn)性等關(guān)鍵要求做出正確的選擇。在許多與電源相關(guān)的應(yīng)用中，了解導(dǎo)體中流過(guò)多少電流至關(guān)重要。訣竅是了解可以測(cè)量此電流的多種方法，并根據(jù)安全、功率、成本、外形和電路可訪問(wèn)性等關(guān)鍵要求做出正確的選擇。需要電流檢測(cè)的情況包括電機(jī)控制反饋、電源操作或太陽(yáng)能電池陣列的大功率充電。當(dāng)電流和相關(guān)電壓從低到中等時(shí)，例如大約 1 A 和 10 V，測(cè)量電流相當(dāng)簡(jiǎn)單：只需在要評(píng)估電流的路徑中插入一個(gè)電流電阻（通常在毫歐范圍內(nèi)），然后測(cè)量電阻兩端的電壓。雖然存在調(diào)整電阻器尺寸以最小化不需要的電壓降的問(wèn)題，同時(shí)在電阻器兩端提供足夠大的電位差（電壓）以進(jìn)行精確測(cè)量，但可以通過(guò)一些基本計(jì)算和電阻器兩端的合適放大器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。需要電流檢測(cè)的情況包括電機(jī)控制反饋、電源操作或太陽(yáng)能電池陣列的大功率充電。當(dāng)電流和相關(guān)電壓從低到中等時(shí)，例如大約 1 A 和 10 V，測(cè)量電流相當(dāng)簡(jiǎn)單：只需在要評(píng)估電流的路徑中插入一個(gè)電流電阻（通常在毫歐范圍內(nèi)），然后測(cè)量電阻兩端的電壓。雖然存在調(diào)整電阻器尺寸以最小化不需要的電壓降的問(wèn)題，同時(shí)在電阻器兩端提供足夠大的電位差（電壓）以進(jìn)行精確測(cè)量，但可以通過(guò)一些基本計(jì)算和電阻器兩端的合適放大器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。如果電阻器的一端接地（稱為低側(cè)檢測(cè)），則測(cè)量電路非常簡(jiǎn)單。但是，如果電阻器未接地（高側(cè)檢測(cè)），則需要一個(gè)差分放大器來(lái)測(cè)量電阻器兩端的電壓——無(wú)需任何接地參考。在許多應(yīng)用中，為了安全或性能，高側(cè)檢測(cè)電路也必須進(jìn)行電流隔離，通常使用光耦合器或基于變壓器的隔離器。如果電阻器的一端接地（稱為低側(cè)檢測(cè)），則測(cè)量電路非常簡(jiǎn)單。但是，如果電阻器未接地（高側(cè)檢測(cè)），則需要一個(gè)差分放大器來(lái)測(cè)量電阻器兩端的電壓——無(wú)需任何接地參考。在許多應(yīng)用中，為了安全或性能，高側(cè)檢測(cè)電路也必須進(jìn)行電流隔離，通常使用光耦合器或基于變壓器的隔離器。出于技術(shù)和監(jiān)管原因，在高壓和電流常見的許多情況下需要隔離傳感電路，例如線路操作的工業(yè)和商業(yè)電機(jī)、電動(dòng)/混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 (EV/HEV)、太陽(yáng)能電池陣列、家庭能源計(jì)量，以及許多其他不太常見的應(yīng)用程序。它還增加了一個(gè)主要的安全屏障，通常是強(qiáng)制性的，以防組件故障或人為故障可能會(huì)在次級(jí)側(cè)電路上施加更高或初級(jí)側(cè)的電壓。當(dāng)然，它增加了成本和復(fù)雜性，但允許檢測(cè)電阻器高于地面幾千伏。出于技術(shù)和監(jiān)管原因，在高壓和電流常見的許多情況下需要隔離傳感電路，例如線路操作的工業(yè)和商業(yè)電機(jī)、電動(dòng)/混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 (EV/HEV)、太陽(yáng)能電池陣列、家庭能源計(jì)量，以及許多其他不太常見的應(yīng)用程序。它還增加了一個(gè)主要的安全屏障，通常是強(qiáng)制性的，以防組件故障或人為故障可能會(huì)在次級(jí)側(cè)電路上施加更高或初級(jí)側(cè)的電壓。當(dāng)然，它增加了成本和復(fù)雜性，但允許檢測(cè)電阻器高于地面幾千伏。使用檢測(cè)電阻器和經(jīng)常需要的隔離是一種電流測(cè)量技術(shù)。隨著電流和電壓增加到兩位數(shù)和三位數(shù)，由于歐姆定律的基礎(chǔ)（不考慮安全問(wèn)題），它可能變得不切實(shí)際，因?yàn)殡娮杵髦当仨毞浅Ｐ〔拍軐⑵鋬啥说膲航当３衷诳山邮艿姆秶鷥?nèi)。使用檢測(cè)電阻器和經(jīng)常需要的隔離是一種電流測(cè)量技術(shù)。隨著電流和電壓增加到兩位數(shù)和三位數(shù)，由于歐姆定律的基礎(chǔ)（不考慮安全問(wèn)題），它可能變得不切實(shí)際，因?yàn)殡娮杵髦当仨毞浅Ｐ〔拍軐⑵鋬啥说膲航当３衷诳山邮艿姆秶鷥?nèi)。例如，考慮感測(cè) 100 A 的最大電流，同時(shí)需要將電阻壓降保持在較小的值，例如 0.1 V，以最大限度地減少電阻引起的電路誤差。那么檢測(cè)電阻是：例如，考慮感測(cè) 100 A 的最大電流，同時(shí)需要將電阻壓降保持在較小的值，例如 0.1 V，以最大限度地減少電阻引起的電路誤差。那么檢測(cè)電阻是：?R = V/I = 0.1/100 = 0.001 Ω (1.0 mΩ) 最大值。?R = V/I = 0.1/100 = 0.001 Ω (1.0 mΩ) 最大值。在如此小的值（是的，它們確實(shí)使電阻器如此?。r(shí)，布線或觸點(diǎn)中的任何電阻都會(huì)影響精度，除非使用特殊的補(bǔ)償和校準(zhǔn)技術(shù)，例如開爾文四線傳感。在如此小的值（是的，它們確實(shí)使電阻器如此?。r(shí)，布線或觸點(diǎn)中的任何電阻都會(huì)影響精度，除非使用特殊的補(bǔ)償和校準(zhǔn)技術(shù)，例如開爾文四線傳感。隔離式傳感器可緩解電子、監(jiān)管問(wèn)題隔離式傳感器可緩解電子、監(jiān)管問(wèn)題在前面的情況中，一個(gè)非隔離電流檢測(cè)電阻器與一個(gè)差分隔離放大器一起使用，以測(cè)量該電阻器兩端的電壓，而無(wú)需參考電路接地（或電路公共端）。在以這種方式解決問(wèn)題時(shí)，一些電流檢測(cè)電路和信號(hào)調(diào)理處于高電位并直接連接到可能承載數(shù)百安培的導(dǎo)體。這是一種不容忍任何設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、制造公差或人為錯(cuò)誤的情況。在前面的情況中，一個(gè)非隔離電流檢測(cè)電阻器與一個(gè)差分隔離放大器一起使用，以測(cè)量該電阻器兩端的電壓，而無(wú)需參考電路接地（或電路公共端）。在以這種方式解決問(wèn)題時(shí)，一些電流檢測(cè)電路和信號(hào)調(diào)理處于高電位并直接連接到可能承載數(shù)百安培的導(dǎo)體。