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用于電流測量的隔離式大功率并聯(lián)模塊方案

電子設(shè)計 ? 來源:powerelectronicsnews ? 作者:Maurizio Di Paolo Emi ? 2021-05-19 10:29 ? 次閱讀

作者:Maurizio Di Paolo Emilio

Riedon的新型分流器電流傳感器解決方案將重新定義當(dāng)前的T&M系統(tǒng)方案。這些新模塊將傳統(tǒng)的無源分流電阻器的功能與通常與更昂貴,更龐大的閉環(huán)霍爾效應(yīng)電流傳感器相關(guān)的功能相結(jié)合。新的并聯(lián)傳感器每一個都配備了一個內(nèi)置的精密放大器,可提供增強的電絕緣(最高1500VDC)。

過去,從事該領(lǐng)域的設(shè)計人員在低電流應(yīng)用(《50 A)中使用基于分流器的解決方案,而他們使用這些霍爾進(jìn)行大電流測量(》 50 A)。但是,汽車行業(yè)對大電流測量的要求已導(dǎo)致供應(yīng)商使用分流解決方案,尤其是在大電流環(huán)境中。分流傳感器是一個固有的閉環(huán),因為輸出上的信號與流過該器件的任何電流都成正比。

“目前的一些技術(shù)是分流器,無源分流器和霍爾傳感器;被動分流器有一個優(yōu)勢:它們可以直接讀取電流。它們基本上是與電流串聯(lián)的電阻器,它們產(chǎn)生與流過器件的電流成比例的電壓。缺點是沒有隔離?!?Riedon工程副總裁Phil Ebbert說。

分流傳感器

當(dāng)前的測量方法可以分為三類:帶隔離放大器/隔離ADC的分流電阻器,有芯電流傳感器和無芯電流傳感器(電流傳感器IC)。

并聯(lián)解決方案是一種測量電流的簡單方法。它們通過電源和負(fù)載之間的傳導(dǎo)路徑中的傳感電阻器來測量電壓。

分流電阻應(yīng)根據(jù)其額定電壓和增益進(jìn)行選擇。要考慮的另一個非常重要的因素是負(fù)載連接,以便在選擇電源時節(jié)省一些PCB空間。電阻應(yīng)盡可能小,以最大程度地降低電壓降。此外,包裝應(yīng)允許有效地散發(fā)熱量。

分流技術(shù)的改進(jìn)允許引入較低的歐姆值,從而減少了熱耗散。多個電池充電器IC和電量計以及LED驅(qū)動器IC使用并聯(lián)檢測電流電阻器。電流檢測監(jiān)視器可用于監(jiān)視進(jìn)入電動機或外部電源的電流。

電流分流IC的輸出可通過ADC連接在控制環(huán)路內(nèi),并由微控制器用于控制算法。

應(yīng)用包括電源管理,焊接,照明,移動電話,電信,電池充電器,汽車等。

基于分流器的解決方案具有非常低的初始偏移,并且對外部磁場不太敏感,因此可提供更好的DC精度。與其他解決方案相比,它們保持線性,尤其是在磁芯的飽和區(qū)域附近。

另一方面,霍爾傳感器通常具有有限的工作溫度范圍(通常為-40°C至+ 85°C),而基于分流器的解決方案可以支持更高的工作溫度范圍(通常為-40°C至+ 125°C) 。然而,在所有這些方面,霍爾傳感器本質(zhì)上是絕緣的,這允許采用單模方法。

Riedon的模塊

電流檢測電阻被認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)的組件,有助于提高測量效率并減少損耗。電流檢測電阻器通過檢測電流并將其轉(zhuǎn)換為電壓(通過各種放大器選件測得的壓降為10至130 mV)來工作。

SSA Smart Shunt單元在整個電流范圍內(nèi)顯示出±0.1%的檢測精度和±0.1%的線性度,并且對熱漂移的敏感性低得多。它們還具有不到1.5μs的快速響應(yīng)時間。這些電流傳感器具有放大的模擬輸出和集成保護(hù),可以放置在電路的高端和低端,從而易于集成。

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圖1:SSA簡化了電子布局

它們的溫度范圍從-40°C到125°C。SSA Smart Shunt模塊的堅固性使其適合在可能需要困難條件(例如高溫水平,強烈振動和電磁干擾(EMI))的大功率設(shè)備(100A至1000A)中使用。關(guān)鍵示例包括用于電動汽車(EV)和混合電動汽車(HEV)的牽引逆變器,AC / DC轉(zhuǎn)換器,不間斷電源,可再生能源生產(chǎn)基地以及智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施(圖1和2)。

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圖2:SSA實施

“通過集成隔離放大器,并聯(lián)解決方案可提供卓越的精度和穩(wěn)定性,” Ebbert繼續(xù)說道?!斑@為新的電流感測機會打開了大門,為工程師提供了一種緊湊且經(jīng)濟(jì)高效的替代方案,可用于指定霍爾器件?!?/p>

分流電阻器,隔離放大器/隔離ADC是通過使待測電流流過已知電阻器的電壓值來計算電流值的方法。對于這種方法,必須通過使用隔離放大器或隔離ADC進(jìn)行隔離。

編輯:hfy

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