簡(jiǎn)述一種新型電流隔離檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

標(biāo)簽：電流隔離電源

1 引言

電流隔離是指在主源體和接受體之間沒(méi)有電藕合(即不用導(dǎo)線(xiàn)連接)的情況下從主源體向接受體傳遞信號(hào)。為了在電流隔離電路之間傳遞電信號(hào)往往利用磁場(chǎng)能量變壓器隔離或光能(光導(dǎo)發(fā)光元件隔離)。

近幾年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展和集成控制電路的大量使用，快速、準(zhǔn)確和安全地檢測(cè)系統(tǒng)中各個(gè)電參數(shù)顯得尤為重要。主電路電流的檢測(cè)和保護(hù)電路是影響系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵之一。一般主電路電參數(shù)的檢測(cè)電路需滿(mǎn)足如下兩方面的要求，①高精度和高線(xiàn)性度;②具有電氣隔離功能。

目前，市場(chǎng)上有許多電流隔離傳感器供用戶(hù)使用，如隔離放大器TPS5904、電流霍爾傳感器等。霍爾傳感器有性能高、可靠性好、測(cè)量精確的優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用范圍比較廣，但是價(jià)格相對(duì)較貴。IR公司推出的IR2175線(xiàn)性電流傳感器，可以精確地檢測(cè)電流信號(hào)，隔離效果好，價(jià)格又便宜。本文采用Ir2175來(lái)實(shí)現(xiàn)主電路中電流檢測(cè)和過(guò)流保護(hù)功能的設(shè)計(jì)。

2 IR2175簡(jiǎn)介

IR2175 ：?jiǎn)纹娏鱾鞲蠭C，最大耐壓600V，通過(guò)外接并聯(lián)電阻來(lái)感應(yīng)馬達(dá)的相位電流，從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，在把信號(hào)傳輸?shù)降瓦?，輸出格式是分立的PWM，3.3V-15V，不需要A/D輸入接口，輸入電壓+/-260mV，130kHz的增益溫度漂移20ppm/度C，IGBT短路時(shí)有輸入過(guò)壓保護(hù)，共模噪音免疫性能高，漏極開(kāi)路輸出，過(guò)流關(guān)斷時(shí)間2us，8引腳PDIP或SOIC封裝，可用在伺服馬達(dá)，如高速打印機(jī)，包裝機(jī)械和工具，機(jī)器人等自動(dòng)化。

線(xiàn)性電流傳感器IR2175包括電流檢測(cè)和保護(hù)電路，可通過(guò)串聯(lián)在主電路中的檢流電阻對(duì)回路電流進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，不需要A/D轉(zhuǎn)換芯片就能自動(dòng)將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字PWM信號(hào)輸出，其頻率典型值為130kHz，可以直接與處理器相連。同傳統(tǒng)的霍爾電流傳感器相比，IR2175具有溫漂低、數(shù)字PWM輸出、接口電路簡(jiǎn)單、無(wú)需線(xiàn)性隔離光耦及A/D轉(zhuǎn)換器、8腳PDIP或SOIC封裝等優(yōu)點(diǎn)。

Ir2175的外形見(jiàn)圖1，其引腳定義如下，其中，高壓端與主電路相連，低壓端與控制電路相連。

IR2175的推薦工作參數(shù)如表1所列：

IR2175的輸入信號(hào)是回路中檢流電阻上的壓降信號(hào)。IR2175的輸出信號(hào)是頻率為130kHz、占空比隨電流大小變化的PWM信號(hào)。輸出占空比范圍為9%～91%;當(dāng)檢流電阻上的壓降為0時(shí)，輸出信號(hào)的占空比為50%;當(dāng)輸入電壓的變化范圍為-260mV～+260mV時(shí)，對(duì)應(yīng)于輸出電壓的變化范圍為9%～91%。當(dāng)檢流電阻上的壓降大于260mV時(shí)，輸出信號(hào)的占空比保持最大值91%;輸入小于-260mV時(shí)，輸出占空比保持最小值9%。因此，當(dāng)檢流電阻上的壓降超過(guò)-260mV～+260mV時(shí)，輸出信號(hào)就不能反映電流的變化了。

IR2175的主要特點(diǎn)如下：

(1)具有寬度為2μs的過(guò)電流關(guān)斷信號(hào)輸出，可以直接與微處理器或數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行連接;

(2)IR2175采用PWM數(shù)字信號(hào)輸出，并且可以采用自舉電源取代專(zhuān)用輔助電源，從而可以有效減小器件尺寸，減少元件數(shù)目;

(3)隔離耐壓較高，可以直接與600V電壓的主電路連接。

(4)頻帶較寬，當(dāng)輸入在100mV之內(nèi)時(shí)，帶寬典型值為15kHz。