霍尔传感器动态

几种电流检测方式优缺点分析

2020-10-17 17:59:43 韦克威科技

几种电流检测方式优缺点分析

一、检测电阻+运放

  优势:
  成本低、精度较高、体积小
   劣势:

  温漂较大,精密电阻的选择较难,无隔离效果。
  分析:
  这两种拓扑结构,都存在一定的风险性,低端检测电路易对地线造成干扰;高端检测,电阻与运放的选择要求高。

检测电阻,成本低廉的一般精度较低,温漂大,而如果要选用精度高的,温漂小的,则需要用到合金电阻,成本将大大提高。运放成本低的,钳位电压低,而特殊工艺的,则成本上升很多。

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二、电流互感器CT/电压互感器 PT

  在变压器理论中,一、二次电压比等于匝数比,电流比为匝数比的倒数。而CT和PT就是特殊的变压器。

  基本构造上,CT的一次侧匝数少,二次侧匝数多,如果二次开路,则二次侧电压很高,会击穿绕阻和回路的绝缘,伤及设备和人身。PT相反,一次侧匝数多,二次侧匝数少,如果二次短路,则二次侧电流很大,使回路发热,烧毁绕阻及负载回路电气。

  CT,电流互感器,英文拼写Current Transformer,是将一次侧的大电流,按比例变为适合通过仪表或继电器使用的,额定电流为5A或1A的变换设备。它的工作原理和变压器相似。也称作TA或LH(旧符号)工作特点和要求:

  1、一次绕组与高压回路串联,只取决于所在高压回路电流,而与二次负荷大小无关。

  2、二次回路不允许开路,否则会产生危险的高电压,危及人身及设备安全。

  3、CT二次回路必须有一点直接接地,防止一、二次绕组绝缘击穿后产生对地高电压,但仅一点接地。

  4、变换的准确性。

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  PT,电压互感器,英文拼写Phase voltage Transformers,是将一次侧的高电压按比例变为适合仪表或继电器使用的额定电压为100V的变换设备。电磁式电压互感器的工作原理和变压器相同。也称作TV或YH(旧符号)。

  工作特点和要求:

  1、一次绕组与高压电路并联。

  2、二次绕组不允许短路(短路电流烧毁PT),装有熔断器。

  3、二次绕组有一点直接接地。

  4、变换的准确性

三、芯片级电流传感器
  介绍完了其他的电流检测方式,接下来,重点介绍一下芯片级的电流传感器-Sinomags电流传感器的共同点:
芯片级霍尔电流传感器,串联在电流回路中,外围电路简单。

开环模式的霍尔电流传感器(因体积问题,芯片级霍尔电流传感器无法做到闭环模式。)

可测交直流电流。

无需检测电阻,内置毫欧级路径内阻。
单电源供电,原边无需供电。
80~120KHz的带宽,外围滤波电容可调整带宽与噪声的关系。
输出加载于0.5Vcc上,非常稳定的斩波输出。
us级响应速度,精度在-40~125℃时小于2%
现在业内常用的几颗Sinomags霍尔电流传感器为:

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STK-616
从STK-616的内部框图与封装解剖图可以看出,原边电流只是从芯片内部流过,与副边电路并没有接触,原边与副边是隔离的,因为封装小,所以STK-616的隔离电压为2100V。因为电流的流过会产生一个磁场,霍尔元件根据磁场感应出一个线性的电压信号,经过内部的放大、滤波、与斩波电路,输出一个电压信号。

STK-616根据尾缀的不一样,量程分为多个规格:5A-50A可选,温度等级均为M级(-40~105℃)。输入与输出在量程范围内为良好的线性关系。因为斩波电路的原因,其输出将加载于0.5Vcc上。STK-616的Vcc电源一般建议采用5V。输出与输入的关系为Vout=0.5Vcc+Ip*Sensitivity。一般输出的电压信号介于0.5V~4.5V之间。

Ip+与Ip-之间流经芯片内部的那一部份,我们称之为内置路径内阻,其阻值为1.2mΩ.当大电流流经它时,所产生的功耗很小,如30A满量程的电流流经它时,产生的功耗为P=30*30*1.2/1000=1.08W。
STK-616Y的全温度范围的精度为±1.5%。在25~85℃时,精度特性更好。输入与输出之间的响应时间为5us。带宽为150KHz,通过调整滤波脚与地之间的滤波电容,可根据客户的要求来调整噪声与带宽的关系,电容取值大,带宽小,噪声小。

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STK-600/M

STK-600/M的原理是一样的。与STK-616相比,其特点是:
1.量程大,分为50A、100A、150A、200A 四个等级。
2.内置路径内阻小,为100uΩ.
3.温度等级级为M级,即-40~125℃;
4.带宽为200KHz,响应时间为1us。  

以上介绍的为Sinomags的2颗代表型芯片级霍尔电流传感器,我介绍的均为双向的霍尔电流传感器(可测交直流),输出加载于0.5Vcc上。Sinomags也有单向的霍尔传感器,其单向的霍尔电流传感器(可测正电流),输出加载于0.5Vcc上。芯片级的霍尔电流传感器,目前其最大量程为200A,对于大于200A的电流,可用Sinomags线性霍尔做成塻块型霍尔电流传感器。

事实上,国内有部份品牌的模块型霍尔电流传感器,是应用进口的线性霍尔做为核心做成的。


如果您需要了解更多技术信息,请联系技术人员:

李生18576410868(微信同号)


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