隔離式電流傳感器解決電路、安全問題

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

資料介紹

在許多與電源相關的應用中，了解導體中流過多少電流至關重要。訣竅是了解可以測量此電流的多種方法，并根據安全、功率、成本、外形和電路可訪問性等關鍵要求做出正確的選擇。在許多與電源相關的應用中，了解導體中流過多少電流至關重要。訣竅是了解可以測量此電流的多種方法，并根據安全、功率、成本、外形和電路可訪問性等關鍵要求做出正確的選擇。需要電流檢測的情況包括電機控制反饋、電源操作或太陽能電池陣列的大功率充電。當電流和相關電壓從低到中等時，例如大約 1 A 和 10 V，測量電流相當簡單：只需在要評估電流的路徑中插入一個電流電阻（通常在毫歐范圍內），然后測量電阻兩端的電壓。雖然存在調整電阻器尺寸以最小化不需要的電壓降的問題，同時在電阻器兩端提供足夠大的電位差（電壓）以進行精確測量，但可以通過一些基本計算和電阻器兩端的合適放大器來解決這個問題。需要電流檢測的情況包括電機控制反饋、電源操作或太陽能電池陣列的大功率充電。當電流和相關電壓從低到中等時，例如大約 1 A 和 10 V，測量電流相當簡單：只需在要評估電流的路徑中插入一個電流電阻（通常在毫歐范圍內），然后測量電阻兩端的電壓。雖然存在調整電阻器尺寸以最小化不需要的電壓降的問題，同時在電阻器兩端提供足夠大的電位差（電壓）以進行精確測量，但可以通過一些基本計算和電阻器兩端的合適放大器來解決這個問題。如果電阻器的一端接地（稱為低側檢測），則測量電路非常簡單。但是，如果電阻器未接地（高側檢測），則需要一個差分放大器來測量電阻器兩端的電壓——無需任何接地參考。在許多應用中，為了安全或性能，高側檢測電路也必須進行電流隔離，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（稱為低側檢測），則測量電路非常簡單。但是，如果電阻器未接地（高側檢測），則需要一個差分放大器來測量電阻器兩端的電壓——無需任何接地參考。在許多應用中，為了安全或性能，高側檢測電路也必須進行電流隔離，通常使用光耦合器或基于變壓器的隔離器。出于技術和監管原因，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和商業電機、電動/混合動力電動汽車 (EV/HEV)、太陽能電池陣列、家庭能源計量，以及許多其他不太常見的應用程序。它還增加了一個主要的安全屏障，通常是強制性的，以防組件故障或人為故障可能會在次級側電路上施加更高或初級側的電壓。當然，它增加了成本和復雜性，但允許檢測電阻器高于地面幾千伏。出于技術和監管原因，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和商業電機、電動/混合動力電動汽車 (EV/HEV)、太陽能電池陣列、家庭能源計量，以及許多其他不太常見的應用程序。它還增加了一個主要的安全屏障，通常是強制性的，以防組件故障或人為故障可能會在次級側電路上施加更高或初級側的電壓。當然，它增加了成本和復雜性，但允許檢測電阻器高于地面幾千伏。使用檢測電阻器和經常需要的隔離是一種電流測量技術。隨著電流和電壓增加到兩位數和三位數，由于歐姆定律的基礎（不考慮安全問題），它可能變得不切實際，因為電阻器值必須非常小才能將其兩端的壓降保持在可接受的范圍內。使用檢測電阻器和經常需要的隔離是一種電流測量技術。隨著電流和電壓增加到兩位數和三位數，由于歐姆定律的基礎（不考慮安全問題），它可能變得不切實際，因為電阻器值必須非常小才能將其兩端的壓降保持在可接受的范圍內。例如，考慮感測 100 A 的最大電流，同時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。那么檢測電阻是：例如，考慮感測 100 A 的最大電流，同時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，它們確實使電阻器如此小）時，布線或觸點中的任何電阻都會影響精度，除非使用特殊的補償和校準技術，例如開爾文四線傳感。在如此小的值（是的，它們確實使電阻器如此小）時，布線或觸點中的任何電阻都會影響精度，除非使用特殊的補償和校準技術，例如開爾文四線傳感。隔離式傳感器可緩解電子、監管問題隔離式傳感器可緩解電子、監管問題在前面的情況中，一個非隔離電流檢測電阻器與一個差分隔離放大器一起使用，以測量該電阻器兩端的電壓，而無需參考電路接地（或電路公共端）。在以這種方式解決問題時，一些電流檢測電路和信號調理處于高電位并直接連接到可能承載數百安培的導體。這是一種不容忍任何設計錯誤、制造公差或人為錯誤的情況。在前面的情況中，一個非隔離電流檢測電阻器與一個差分隔離放大器一起使用，以測量該電阻器兩端的電壓，而無需參考電路接地（或電路公共端）。在以這種方式解決問題時，一些電流檢測電路和信號調理處于高電位并直接連接到可能承載數百安培的導體。