一種新型電流隔離檢測設計方案

2020-11-21 電子產品世界

　　1 引言 

　　近幾年來，隨著電力電子技術的飛速發展和集成控制電路的大量使用，快速、準確和安全地檢測系統中各個電參數顯得尤為重要。主電路電流的檢測和保護電路是影響系統可靠、穩定運行的關鍵之一。一般主電路電參數的檢測電路需滿足如下兩方面的要求，①高精度和高線性度；②具有電氣隔離功能。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/87216.htm

　　目前，市場上有許多電流隔離傳感器供用戶使用，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、測量精確的優點，因此應用範圍比較廣，但是價格相對較貴。IR公司推出的IR2175線性電流傳感器，可以精確地檢測電流信號，隔離效果好，價格又便宜。本文採用IR2175來實現主電路中電流檢測和過流保護功能的設計。

　　2 IR2175簡介

　　線性電流傳感器IR2175包括電流檢測和保護電路，可通過串聯在主電路中的檢流電阻對迴路電流進行實時採樣，不需要A／D轉換晶片就能自動將輸入模擬信號轉換成數字PWM信號輸出，其頻率典型值為130kHz，可以直接與處理器相連。同傳統的霍爾電流傳感器相比，IR2175具有溫漂低、數字PWM輸出、接口電路簡單、無需線性隔離光耦及A／D轉換器、8腳PDIP或SOIC封裝等優點。

　　Ir2175的外形見圖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的推薦工作參數如表1所列：

　　IR2175的輸入信號是迴路中檢流電阻上的壓降信號。IR2175的輸出信號是頻率為130kHz、佔空比隨電流大小變化的PWM信號。輸出佔空比範圍為9％～91％；當檢流電阻上的壓降為0時，輸出信號的佔空比為50％；當輸入電壓的變化範圍為-260mV～+260mV時，對應於輸出電壓的變化範圍為9％～91％。當檢流電阻上的壓降大於260mV時，輸出信號的佔空比保持最大值91％；輸入小於-260mV時，輸出佔空比保持最小值9％。因此，當檢流電阻上的壓降超過-260mV～+260mV時，輸出信號就不能反映電流的變化了，此時，在IR2175的OC端將輸出一個典型寬度為2μs、低電平有效的過流信號。PO是開漏的PWM輸出腳，由於輸出的是數位訊號，因此很容易和工作電壓為3.3V～15V的控制電路進行連接，使用時需要在PO端接一個上拉電阻。

　　IR2175的主要特點如下：

　　(1)具有寬度為2μs的過電流關斷信號輸出，可以直接與微處理器或數位訊號處理器進行連接；

　　(2)IR2175採用PWM數位訊號輸出，並且可以採用自舉電源取代專用輔助電源，從而可以有效減小器件尺寸，減少元件數目；

　　(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，當輸入在100mV之內時，帶寬典型值為15kHz。

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