隔离式电流传感器解决电路、安全问题

2512860 2022-11-28 | pdf | 306.17KB | 次下载 | 免费

资料介绍

在许多与电源相关的应用中，了解导体中流过多少电流至关重要。诀窍是了解可以测量此电流的多种方法，并根据安全、功率、成本、外形和电路可访问性等关键要求做出正确的选择。在许多与电源相关的应用中，了解导体中流过多少电流至关重要。诀窍是了解可以测量此电流的多种方法，并根据安全、功率、成本、外形和电路可访问性等关键要求做出正确的选择。需要电流检测的情况包括电机控制反馈、电源操作或太阳能电池阵列的大功率充电。当电流和相关电压从低到中等时，例如大约 1 A 和 10 V，测量电流相当简单：只需在要评估电流的路径中插入一个电流电阻（通常在毫欧范围内），然后测量电阻两端的电压。虽然存在调整电阻器尺寸以最小化不需要的电压降的问题，同时在电阻器两端提供足够大的电位差（电压）以进行精确测量，但可以通过一些基本计算和电阻器两端的合适放大器来解决这个问题。需要电流检测的情况包括电机控制反馈、电源操作或太阳能电池阵列的大功率充电。当电流和相关电压从低到中等时，例如大约 1 A 和 10 V，测量电流相当简单：只需在要评估电流的路径中插入一个电流电阻（通常在毫欧范围内），然后测量电阻两端的电压。虽然存在调整电阻器尺寸以最小化不需要的电压降的问题，同时在电阻器两端提供足够大的电位差（电压）以进行精确测量，但可以通过一些基本计算和电阻器两端的合适放大器来解决这个问题。如果电阻器的一端接地（称为低侧检测），则测量电路非常简单。但是，如果电阻器未接地（高侧检测），则需要一个差分放大器来测量电阻器两端的电压——无需任何接地参考。在许多应用中，为了安全或性能，高侧检测电路也必须进行电流隔离，通常使用光耦合器或基于变压器的隔离器。如果电阻器的一端接地（称为低侧检测），则测量电路非常简单。但是，如果电阻器未接地（高侧检测），则需要一个差分放大器来测量电阻器两端的电压——无需任何接地参考。在许多应用中，为了安全或性能，高侧检测电路也必须进行电流隔离，通常使用光耦合器或基于变压器的隔离器。出于技术和监管原因，在高压和电流常见的许多情况下需要隔离传感电路，例如线路操作的工业和商业电机、电动/混合动力电动汽车 (EV/HEV)、太阳能电池阵列、家庭能源计量，以及许多其他不太常见的应用程序。它还增加了一个主要的安全屏障，通常是强制性的，以防组件故障或人为故障可能会在次级侧电路上施加更高或初级侧的电压。当然，它增加了成本和复杂性，但允许检测电阻器高于地面几千伏。出于技术和监管原因，在高压和电流常见的许多情况下需要隔离传感电路，例如线路操作的工业和商业电机、电动/混合动力电动汽车 (EV/HEV)、太阳能电池阵列、家庭能源计量，以及许多其他不太常见的应用程序。它还增加了一个主要的安全屏障，通常是强制性的，以防组件故障或人为故障可能会在次级侧电路上施加更高或初级侧的电压。当然，它增加了成本和复杂性，但允许检测电阻器高于地面几千伏。使用检测电阻器和经常需要的隔离是一种电流测量技术。随着电流和电压增加到两位数和三位数，由于欧姆定律的基础（不考虑安全问题），它可能变得不切实际，因为电阻器值必须非常小才能将其两端的压降保持在可接受的范围内。使用检测电阻器和经常需要的隔离是一种电流测量技术。随着电流和电压增加到两位数和三位数，由于欧姆定律的基础（不考虑安全问题），它可能变得不切实际，因为电阻器值必须非常小才能将其两端的压降保持在可接受的范围内。例如，考虑感测 100 A 的最大电流，同时需要将电阻压降保持在较小的值，例如 0.1 V，以最大限度地减少电阻引起的电路误差。那么检测电阻是：例如，考虑感测 100 A 的最大电流，同时需要将电阻压降保持在较小的值，例如 0.1 V，以最大限度地减少电阻引起的电路误差。那么检测电阻是： 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，它们确实使电阻器如此小）时，布线或触点中的任何电阻都会影响精度，除非使用特殊的补偿和校准技术，例如开尔文四线传感。在如此小的值（是的，它们确实使电阻器如此小）时，布线或触点中的任何电阻都会影响精度，除非使用特殊的补偿和校准技术，例如开尔文四线传感。隔离式传感器可缓解电子、监管问题隔离式传感器可缓解电子、监管问题在前面的情况中，一个非隔离电流检测电阻器与一个差分隔离放大器一起使用，以测量该电阻器两端的电压，而无需参考电路接地（或电路公共端）。在以这种方式解决问题时，一些电流检测电路和信号调理处于高电位并直接连接到可能承载数百安培的导体。这是一种不容忍任何设计错误、制造公差或人为错误的情况。在前面的情况中，一个非隔离电流检测电阻器与一个差分隔离放大器一起使用，以测量该电阻器两端的电压，而无需参考电路接地（或电路公共端）。在以这种方式解决问题时，一些电流检测电路和信号调理处于高电位并直接连接到可能承载数百安培的导体。