從自動(dòng)駕駛汽車(chē)到飛機再到工廠(chǎng)車(chē)間，電氣化和自動(dòng)化的進(jìn)步正在迅速改變我們的世界。由于性能和可靠性的提高，以及總壽命成本的降低，以前的手動(dòng)、機械或混合系統正在向全自動(dòng)化和電氣化方向發(fā)展。事實(shí)上，我們正處于聚焦于自動(dòng)化和智能監控的第四次工業(yè)革命，也稱(chēng)為工業(yè)4.0時(shí)代。隨著(zhù)電氣化革命的全面展開(kāi)，高壓系統在實(shí)現更高的效率和性能方面的作用越來(lái)越突出。
在高壓系統中，信號和電源隔離有助于保護人員和關(guān)鍵電路免受高壓交流或直流電源和負載的影響。隨著(zhù)系統集成了更多的電氣功能，人們目前正在努力進(jìn)一步縮小這些系統的體積。在縮小體積的同時(shí)如何降低系統成本和設計復雜度，并維持系統的高性能，對工程師來(lái)講是一個(gè)全新的挑戰。
電流檢測通常用于高壓系統中的過(guò)電流保護、監控和診斷以及閉環(huán)控制。電流檢測通常需要高精度的負載監測和控制，以較大限度地提高效率。例如，功率因數校正電路需要精確地檢測交流電流，以提高系統效率并監控能耗。高壓電機還需要精確的電機相線(xiàn)電流感測，以便精確控制電機的扭矩。由于每個(gè)系統的特性會(huì )有許多不同的要求，本文將重點(diǎn)介紹如何為您的高壓應用選擇合適的電流檢測技術(shù)。
在高壓應用中測量電流的三個(gè)主要選擇是使用基于分流電阻的隔離放大器、閉環(huán)霍爾效應電流傳感器或開(kāi)環(huán)霍爾效應電流傳感器。
如表1所示，隔離式電流傳感器和閉環(huán)霍爾效應電流傳感器具有較高的精度和隔離度，但它們比開(kāi)環(huán)霍爾效應電流傳感器更昂貴、體積更大。因此，如果高精度是您的首要考慮因素，那么這兩種方法中的任何一種都可以滿(mǎn)足您的需求。
如果尺寸和成本對您的設計至關(guān)重要，則開(kāi)環(huán)霍爾效應電流傳感器可能是您的不二選擇。如表1所述，它們可以在簡(jiǎn)單、小尺寸的情況下實(shí)現高壓隔離測量，且不需要外部元件，但是傳統的開(kāi)環(huán)霍爾電流傳感器隨時(shí)間和溫度漂移很大，這就限制了它們的精度。
TI最新的TMCS1100零漂移霍爾效應電流傳感器解決了這個(gè)問(wèn)題——這是TI首款開(kāi)環(huán)霍爾效應電流傳感器，很好地實(shí)現了精度、體積和成本的平衡。它的零點(diǎn)漂移架構、實(shí)時(shí)靈敏度補償和可靠的3-kV隔離，可在高壓系統中隨時(shí)間和溫度提供一致、準確的測量結果。
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基于分流的隔離電流傳感器
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閉環(huán)霍爾效應電流傳感器
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開(kāi)環(huán)霍爾效應電流傳感器
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現有設備
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TMCS1100
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解決方案尺寸
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–
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– –
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+ +
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+ +
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所需的外部組件
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1 - 3
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2 - 5
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0
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0
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解決方案成本
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–
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– –
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+ +
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+ +
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精度
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+ +
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+ +
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–
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+
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偏移和靈敏度漂移
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+ +
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+ + +
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– –
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+
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隔離壽命
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+ +
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+ +
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–
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+
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表1：隔離式電流檢測測方案比較
TMCS1100提供小于1%的總誤差電流測量，其零漂移高精度信號鏈結構改善了器件溫漂，并且不再需要額外的多點(diǎn)校準。此外，這種精度使系統的效率更高，從而實(shí)現更精確的控制，同時(shí)將需要高精度隔離電流測量的設計復雜性降至較低，如圖2所示。此外，TMCS1100在電流路徑和電路之間提供600-V基本工作隔離和3-kV介質(zhì)隔離。
圖2：TMCS1100可實(shí)現對時(shí)間和溫度的一致、精確測量。
您可以在“高精度霍爾電流傳感器助力功率系統的性能和效率提升”白皮書(shū)中進(jìn)一步了解更多這種基于磁的電流感測方法的優(yōu)點(diǎn)，包括更高的精度、更低的漂移和可靠的3-kV隔離。 |
