電流監(jiān)控電路-比以往任何時(shí)候都重要
為了簡化控制設(shè)計(jì),工程師需要準(zhǔn)確而快速的電流測量。監(jiān)視電動(dòng)機(jī)的功率還可以極大地提高系統(tǒng)可靠性,因?yàn)殡娏飨牡脑黾涌赡鼙砻餍枰诎l(fā)生故障之前很長時(shí)間進(jìn)行維護(hù)。
正變得電氣化。托馬斯·愛迪生(Thomas Edison)和尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)很高興看到向各種電力運(yùn)輸邁進(jìn)。的電池系統(tǒng)為這些車輛提供動(dòng)力,穩(wěn)定了電網(wǎng)并開辟了許多新機(jī)遇。開發(fā)汽車系統(tǒng)的工程師以及設(shè)計(jì)工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)的工程師,正通過更高的電機(jī)控制電路和更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)算法提高控制水平和效率,從而邁向更高的設(shè)計(jì)水平。
精密電流分流器是較具成本效益和可靠的電流監(jiān)測方法。有兩種不太常用的測量電流的方法。人們使用霍爾效應(yīng)傳感器來測量電流產(chǎn)生的通量場。雖然這樣做的優(yōu)點(diǎn)是插入損耗低,但價(jià)格昂貴并且需要大量的PCB空間。使用變壓器測量感應(yīng)交流電流的另一種方法在尺寸和成本上也很昂貴,并且僅對(duì)交流電路有用。
特征
Isabellenhütte(發(fā)音為Iz-a-bell-en-HOOT-eh)的新產(chǎn)品是BVN 1216表面貼裝電流分流器。該電阻器系列提供1.0(mΩ)或0.5-mΩ毫歐值(合金電阻),并采用小型(4.1 x 3.1 x 1.9毫米)封裝。四端子設(shè)備可連續(xù)處理100安培的電流(0.5mΩ版本),并提供1%或5%的容差。在這種類型的設(shè)備中非常重要的是TCR,對(duì)于BVN而言,它的溫度低于每百萬攝氏度百萬分之50。在130°C以下時(shí),0.5mΩ版本的額定功率為5瓦–在170°C時(shí)降額使用。1mΩ版本的額定功率為3瓦。這些電阻還具有非常低的電感-小于2納亨(nH)-并且它們均通過AEC-Q200認(rèn)證,并進(jìn)行了溫度循環(huán),沖擊,振動(dòng)和耐濕性的可靠性測試。
很低的歐姆值顯然對(duì)于降低功率損耗非常有用。一個(gè)良好的感測放大器將是必要的,以便在伴隨的低壓下工作。BVN感測電阻器通常用于5-80安培范圍內(nèi)的電流,并且有許多可用的電流感測放大器使設(shè)計(jì)完整的測量電路變得容易。
這些IC具有高度匹配的內(nèi)部電阻,這對(duì)于較大程度地減小增益和共模電壓誤差很重要。電流檢測放大器通常預(yù)先配置為具有電壓增益-將這些電阻保持在內(nèi)部。例如,德州儀器(TI)的INA199可獲得50、100或200的增益。該IC可以在0.3至26伏的共模電壓下感測分流器兩端的壓降,而與電源電壓無關(guān)。
設(shè)計(jì)人員可以選擇在電源輸出低端感應(yīng)電流。但是,在負(fù)載到地面的路徑中放置一個(gè)電阻器意味著地面以比系統(tǒng)接地稍高的電位浮動(dòng)。這種布置可能導(dǎo)致接地回路出現(xiàn)問題。如果電流檢測放大器在高端使用,則需要具有較高的CMRR。
由于INA199具有低失調(diào)電壓和Zerø-Drift架構(gòu),因此它可通過分流器的滿量程壓降實(shí)現(xiàn)低至10毫伏(mV)的電流檢測。此外,部件的共模抑制比*低為100分貝(dB),典型值為120 dB,因此可以承受高端監(jiān)測的誤差。失調(diào)電壓通常為5微伏(µV)。在40°C至125°C的溫度范圍內(nèi),增益誤差典型值為0.03%,*大值為1%。這些IC使用單個(gè)+2.7至+ 26V電源供電,*大消耗100微安(µA)的電流。采用SC70和薄型UQFN-10封裝。
一種電流感應(yīng)示例應(yīng)用是汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向電機(jī)控制。方向盤通過CAN或LIN總線連接到微控制器和雙向無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。測量方向盤的位置和扭矩。然后,微控制器根據(jù)需要驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī),并使用由分流電阻器測量的流向電動(dòng)機(jī)的平均電流來確定扭矩,并使用位置傳感器來確定轉(zhuǎn)向角。
通常,BLDC電機(jī)的三相均通過單獨(dú)的并聯(lián)電阻器進(jìn)行監(jiān)控。流向該電動(dòng)機(jī)的峰值電流可以為50安培,為此分流器既需要出色的穩(wěn)定性又需要低電感。
與汽車一樣,精密分流電阻器(高精度貼片電阻)也用于電機(jī)控制器,燃油噴射,點(diǎn)火,照明,水泵,變速器和鎖止系統(tǒng)。