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Time: 2020-10-17  韋克威科技

幾種電流檢測方式優(yōu)缺點分析

幾種電流檢測方式優(yōu)缺點分析

一、檢測電阻+運放

  優(yōu)勢:
  成本低、精度較高、體積小
   劣勢:

  溫漂較大,精密電阻的選擇較難,無隔離效果。
  分析:
  這兩種拓撲結(jié)構(gòu),都存在一定的風險性,低端檢測電路易對地線造成干擾;高端檢測,電阻與運放的選擇要求高。

檢測電阻,成本低廉的一般精度較低,溫漂大,而如果要選用精度高的,溫漂小的,則需要用到合金電阻,成本將大大提高。運放成本低的,鉗位電壓低,而特殊工藝的,則成本上升很多。

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二、電流互感器CT/電壓互感器 PT

  在變壓器理論中,一、二次電壓比等于匝數(shù)比,電流比為匝數(shù)比的倒數(shù)。而CT和PT就是特殊的變壓器。

  基本構(gòu)造上,CT的一次側(cè)匝數(shù)少,二次側(cè)匝數(shù)多,如果二次開路,則二次側(cè)電壓很高,會擊穿繞阻和回路的絕緣,傷及設備和人身。PT相反,一次側(cè)匝數(shù)多,二次側(cè)匝數(shù)少,如果二次短路,則二次側(cè)電流很大,使回路發(fā)熱,燒毀繞阻及負載回路電氣。

  CT,電流互感器,英文拼寫Current Transformer,是將一次側(cè)的大電流,按比例變?yōu)檫m合通過儀表或繼電器使用的,額定電流為5A或1A的變換設備。它的工作原理和變壓器相似。也稱作TA或LH(舊符號)工作特點和要求:

  1、一次繞組與高壓回路串聯(lián),只取決于所在高壓回路電流,而與二次負荷大小無關(guān)。

  2、二次回路不允許開路,否則會產(chǎn)生危險的高電壓,危及人身及設備安全。

  3、CT二次回路必須有一點直接接地,防止一、二次繞組絕緣擊穿后產(chǎn)生對地高電壓,但僅一點接地。

  4、變換的準確性。

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  PT,電壓互感器,英文拼寫Phase voltage Transformers,是將一次側(cè)的高電壓按比例變?yōu)檫m合儀表或繼電器使用的額定電壓為100V的變換設備。電磁式電壓互感器的工作原理和變壓器相同。也稱作TV或YH(舊符號)。

  工作特點和要求:

  1、一次繞組與高壓電路并聯(lián)。

  2、二次繞組不允許短路(短路電流燒毀PT),裝有熔斷器。

  3、二次繞組有一點直接接地。

  4、變換的準確性

三、芯片級電流傳感器
  介紹完了其他的電流檢測方式,接下來,重點介紹一下芯片級的電流傳感器-Sinomags電流傳感器的共同點:
芯片級霍爾電流傳感器,串聯(lián)在電流回路中,外圍電路簡單。

開環(huán)模式的霍爾電流傳感器(因體積問題,芯片級霍爾電流傳感器無法做到閉環(huán)模式。)

可測交直流電流。

無需檢測電阻,內(nèi)置毫歐級路徑內(nèi)阻。
單電源供電,原邊無需供電。
80~120KHz的帶寬,外圍濾波電容可調(diào)整帶寬與噪聲的關(guān)系。
輸出加載于0.5Vcc上,非常穩(wěn)定的斬波輸出。
us級響應速度,精度在-40~125℃時小于2%
現(xiàn)在業(yè)內(nèi)常用的幾顆Sinomags霍爾電流傳感器為:

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STK-616
從STK-616的內(nèi)部框圖與封裝解剖圖可以看出,原邊電流只是從芯片內(nèi)部流過,與副邊電路并沒有接觸,原邊與副邊是隔離的,因為封裝小,所以STK-616的隔離電壓為2100V。因為電流的流過會產(chǎn)生一個磁場,霍爾元件根據(jù)磁場感應出一個線性的電壓信號,經(jīng)過內(nèi)部的放大、濾波、與斬波電路,輸出一個電壓信號。

STK-616根據(jù)尾綴的不一樣,量程分為多個規(guī)格:5A-50A可選,溫度等級均為M級(-40~105℃)。輸入與輸出在量程范圍內(nèi)為良好的線性關(guān)系。因為斬波電路的原因,其輸出將加載于0.5Vcc上。STK-616的Vcc電源一般建議采用5V。輸出與輸入的關(guān)系為Vout=0.5Vcc+Ip*Sensitivity。一般輸出的電壓信號介于0.5V~4.5V之間。

Ip+與Ip-之間流經(jīng)芯片內(nèi)部的那一部份,我們稱之為內(nèi)置路徑內(nèi)阻,其阻值為1.2mΩ.當大電流流經(jīng)它時,所產(chǎn)生的功耗很小,如30A滿量程的電流流經(jīng)它時,產(chǎn)生的功耗為P=30*30*1.2/1000=1.08W。
STK-616Y的全溫度范圍的精度為±1.5%。在25~85℃時,精度特性更好。輸入與輸出之間的響應時間為5us。帶寬為150KHz,通過調(diào)整濾波腳與地之間的濾波電容,可根據(jù)客戶的要求來調(diào)整噪聲與帶寬的關(guān)系,電容取值大,帶寬小,噪聲小。

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STK-600/M

STK-600/M的原理是一樣的。與STK-616相比,其特點是:
1.量程大,分為50A、100A、150A、200A 四個等級。
2.內(nèi)置路徑內(nèi)阻小,為100uΩ.
3.溫度等級級為M級,即-40~125℃;
4.帶寬為200KHz,響應時間為1us。  

以上介紹的為Sinomags的2顆代表型芯片級霍爾電流傳感器,我介紹的均為雙向的霍爾電流傳感器(可測交直流),輸出加載于0.5Vcc上。Sinomags也有單向的霍爾傳感器,其單向的霍爾電流傳感器(可測正電流),輸出加載于0.5Vcc上。芯片級的霍爾電流傳感器,目前其最大量程為200A,對于大于200A的電流,可用Sinomags線性霍爾做成塻塊型霍爾電流傳感器。

事實上,國內(nèi)有部份品牌的模塊型霍爾電流傳感器,是應用進口的線性霍爾做為核心做成的。


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