用于電流測(cè)量的隔離式大功率分流模塊

Riedon 的新型分流電流傳感器解決方案即將重新定義當(dāng)前的測(cè)試與測(cè)量系統(tǒng)場(chǎng)景。這些新模塊將傳統(tǒng)無(wú)源分流電阻器的特性與通常與更昂貴和笨重的閉環(huán)霍爾效應(yīng)電流傳感器相關(guān)聯(lián)的特性相結(jié)合。每個(gè)都配備了一個(gè)內(nèi)置精密放大器，新的分流傳感器提供增強(qiáng)的電氣絕緣（高達(dá) 1500VDC）。

在該領(lǐng)域工作的設(shè)計(jì)人員歷來(lái)更喜歡針對(duì)低電流應(yīng)用 (<50 A) 的基于分流器的解決方案，而他們將這些霍爾用于高電流測(cè)量 (>50 A)。然而，汽車行業(yè)對(duì)高電流測(cè)量的要求促使供應(yīng)商使用分流解決方案，尤其是在高電流環(huán)境中。分流傳感器本質(zhì)上是一個(gè)閉環(huán)，因?yàn)檩敵錾系?a target="_blank">信號(hào)與流經(jīng)設(shè)備的任何電流成正比。

“目前的一些技術(shù)是分流器、無(wú)源分流器和霍爾傳感器；無(wú)源分流器有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：它們提供電流的直接讀數(shù)。它們基本上是與電流串聯(lián)的電阻器，它們產(chǎn)生與流過(guò)設(shè)備的電流成正比的電壓。缺點(diǎn)是沒(méi)有隔離，”Riedon 工程副總裁 Phil Ebbert 說(shuō)。

分流傳感器

目前的測(cè)量方法可分為三類：具有隔離放大器/隔離 ADC、有芯電流傳感器和無(wú)芯電流傳感器（電流傳感器 IC）的分流電阻器。

分流解決方案是一種簡(jiǎn)單易用的電流測(cè)量方法。它們通過(guò)電源和負(fù)載之間傳導(dǎo)路徑中的感應(yīng)電阻器測(cè)量電壓。

應(yīng)根據(jù)其額定電壓和增益來(lái)選擇分流電阻器。另一個(gè)需要考慮的非常重要的因素是負(fù)載連接，以便在選擇電源時(shí)節(jié)省一些 PCB 空間。電阻應(yīng)盡可能小以最小化電壓降。此外，封裝應(yīng)允許有效散熱。

分流技術(shù)的改進(jìn)允許引入更低的歐姆值，從而減少散熱。一些電池充電器 IC 和燃?xì)獗硪约?LED 驅(qū)動(dòng)器 IC 使用分流檢測(cè)電流電阻器。電流檢測(cè)監(jiān)控器可用于監(jiān)控進(jìn)入電機(jī)或外部電源的電流。

電流分流器 IC 的輸出可以通過(guò) ADC 連接到控制回路內(nèi)，以便在微控制器的控制算法中使用。

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

基于分流的解決方案具有非常低的初始偏移并且對(duì)外部磁場(chǎng)不太敏感，因此提供了更好的直流精度。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，在所有這些中，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

電流感測(cè)電阻器被認(rèn)為是有助于提高測(cè)量效率和減少損耗的經(jīng)濟(jì)組件。電流感測(cè)電阻器通過(guò)檢測(cè)電流并將其轉(zhuǎn)換為電壓來(lái)工作，電壓降由各種放大器選項(xiàng)測(cè)量，從 10 mV 到 130 mV。

SSA 智能分流裝置在整個(gè)電流范圍內(nèi)的檢測(cè)精度為 ±0.1%，線性度為 ±0.1%，對(duì)熱漂移的敏感性要低得多。它們還具有不到 1.5μs 的快速響應(yīng)時(shí)間。通過(guò)放大的模擬輸出和集成保護(hù)，這些電流傳感器可以放置在電路的高端和低端，從而易于集成。

圖 1：SSA 簡(jiǎn)化了電子版圖

它們的溫度范圍從 -40°C 擴(kuò)展到 125°C。SSA 智能分流器模塊的穩(wěn)健性使其適用于高功率實(shí)施（100A 至 1000A），其中可能需要惡劣條件（例如高溫水平、強(qiáng)烈振動(dòng)和電磁干擾 (EMI)）。主要示例包括用于電動(dòng)汽車 (EV) 和混合動(dòng)力電動(dòng)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)基地和智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施（圖 1 和 2）。

圖 2：SSA 實(shí)施

“通過(guò)集成隔離放大器，分流解決方案提供了卓越的精度和穩(wěn)定性，”Ebbert 繼續(xù)說(shuō)道?！斑@開(kāi)辟了新的電流傳感機(jī)會(huì)，為工程師提供了一種緊湊且具有成本效益的替代方案來(lái)指定霍爾器件。”

分流電阻器、隔離放大器/隔離ADC是通過(guò)使被測(cè)電流通過(guò)，從流經(jīng)已知電阻器的電壓值計(jì)算電流值的方法。對(duì)于這種方法，需要使用隔離放大器或隔離ADC進(jìn)行隔離。

審核編輯：湯梓紅