Presný obvod na snímanie a sledovanie prúdu pomocou IC NCS21xR

Ak hľadáte prúdové monitory alebo prúdové zosilňovače, potom ste sa dostali na správnu stránku.

Súčasný skratový monitor je prístrojový zosilňovač, ktorý sníma prúd cez bočníkový rezistor v systéme a prevedie ho na výstup logického signálu na spustenie spínacieho zariadenia, ako je relé, tranzistor alebo SCR.

Spínacie zariadenie sa používa buď na prerušenie, alebo na vypnutie príčiny stúpajúceho prúdu cez bočníkový rezistor, čím sa zabezpečí ochrana zariadenia, ktoré je monitorované snímacím zosilňovačom.

Prečo potrebujeme súčasné snímanie a kde môžeme použiť súčasné skratové monitory:

• Správa napájania v systéme Windows Prevodníky DC-DC a nízky výpadok (LDO) regulátory napätia
• Notebook, tablety a ďalšie komunikačné zariadenia.
• Elektrické vozidlá
• Nabíjačky batérií do sledovať nabíjanie a vybíjanie .
• Na nastavenie správneho umiestnenia solenoidu v obvodoch
• Monitorovať energetické požiadavky motorov a ovládať rýchlosť v systéme riadenia motora.
• Cítite prúd, aby ste ochránili abnormálny náhly nárazový prúd v systéme, ktorý by mohol poškodiť systém.
• Zistite prúd a zmerajte výkon pomocou wattmetra.

Či už ste fanúšikom, elektrikárom, študentom alebo profesionálnym inžinierom, „NCS21xR a NCV21xR“ rodina integrovaných obvodov od spoločnosti ON Semiconductor sú tým najlepším riešením pre vás.

Jedná sa o monitory napäťového výstupu a prúdového bočníka, ktoré môžu monitorovať napätie na bočnom rezistore.

Bez ohľadu na napájanie môže operačný zosilňovač NCS21 merať napätie od -0,3 do 26 V v bežnom režime. Na meranie alebo snímanie prúdu v obvode máte dve možnosti:

Nízke bočné snímanie je najjednoduchšia a lacná technika, pri ktorej sa dá pripojiť jednoduchá operačný zosilňovač .

The obvod snímania prúdu môže byť pripojený medzi záťažou a zemou. V diskrétnych operačných zosilňovačoch (Op Amp) môže spojenie bočníka so zemou spôsobiť šum, ale tento problém je vyriešený v NCS21xR.

Pri snímaní prúdu na vysokej strane by mal byť obvod monitora pripojený medzi napájanie a záťaž.

NCS21xR IC je veľmi nápomocný pri snímaní prúdu z obidvoch metód, vysokej aj nízkej strany.

Série NCS21xR sú vysokocitlivé monitory prúdu bočníka, ktoré možno použiť na presné aplikácie snímania prúdu.

Hlavné vlastnosti:

Niektoré kľúčové vlastnosti integrovaných obvodov NCS21xR a NCV sú nasledujúce:

• Prevádzkové napätie + 2,2 V až + 26 V
• Veľmi rôznorodý rozsah prevádzkovej teploty (-40 ° C až + 125 ° C)
• Aktuálna spotreba 40µA až 80µA, najvhodnejšie IC pre zariadenia napájané z batérie (snímače, notebook atď.)
• Dobrý dynamický rozsah výstupu typu rail-to-rail (RRO) pre zosilňovač na prácu so signálmi.
• Vďaka nízkemu posunu (0,5 µ V / ° C) je ideálny pre rôzne presné a prenosné aplikácie.
• Vyžaduje veľmi nízke ofsetové napätie ± 35 µ V na vstupe, aby bol výstup 0.

Funkcie PIN a konfigurácia:

Integrované obvody NCS21xR a NVC21xR sú k dispozícii v dvoch konfiguračných balíkoch, SC70-6 a UQFN10, ako je to znázornené na obrázku.

Kolíky IN- a IN + sa pripájajú cez bočný odpor v obvode. Kolíky Vs a GND slúžia na napájanie integrovaného obvodu pre prevádzku.

Pin OUT je určený pre výstupný signál zo zosilňovača.

Pin REF má byť pripojený k zemi v jednosmernom režime a v obojsmernom režime REF by mal byť pripojený k napäťovému referenčnému obvodu.

Ako zvoliť posunovací rezistor:

Výber bočného odporu je kľúčovým faktorom na získanie presného merania prúdu.

Presnosť merania prúdu závisí od veľkosti a hodnoty bočného odporu.

Ak zvolíte väčšiu hodnotu odporu, môžete získať presnejšie meranie, ale väčší odpor by mohol spôsobiť straty prúdu.

Výrobcom sa odporúča použiť štvorkoncový odpor.

Bude ponúkať 2 terminály pre prúdovú cestu v obvode a dve svorky pre cestu detekcie napätia pre snímanie zosilňovača.

Jednosmerná prevádzka:

V jednosmernej prevádzke prúd prúdi iba jedným smerom, ako sú napájacie zdroje a obvody na monitorovanie prúdu záťaže. Ak chcete pripojiť NCS21 pre jednosmernú prevádzku, postupujte takto:

1. Pripojte odpor bočníka a napájací zdroj záťaže k pólom diferenciálneho vstupu IC.
2. Pripojte pin REF k zemi.
3. Zaistite napájanie pre IC cez Vs a GND pin. IC môže byť napájaný zo samostatného napájacieho zdroja alebo z rovnakého napájacieho zdroja záťaže.
4. Ak chcete zistiť skratový prúd na napájacom zdroji záťaže, použite samostatný napájací zdroj pre integrovaný obvod.

Výstup 1: Ak je pin REF uzemnený a cez bočníkový odpor neprechádza žiadny prúd, bude výstup NCS21xR v rozmedzí 50mV.

Výstup 2: Ak prúdom prechádza bočníkový odpor, bude výstup až 200 mV použitého napájacieho napätia VS.

Obojsmerná prevádzka:

V obojsmernom bočnom monitore skratu pracuje obvod pri negatívnom aj pozitívnom napätí spoločného režimu.

Obojsmerné obvody monitora skratu prúdu sa používajú v systéme nabíjania batérie na detekciu prúdu v oboch smeroch (počas nabíjania a vybíjania).

Výstup v obojsmernej prevádzke kolíše medzi záporným a kladným napätím okolo predpätia použitého na kolíku REF. Pre obojsmernú prevádzku by mali byť kolíky NCDS21xR spojené nasledovne:

1. Pripojte odpor bočníka a napájací zdroj záťaže k pólom diferenciálneho vstupu (IN- a IN +) IC
2. Napäťový referenčný obvod musí byť pripojený na pin REF, obvod musí mať nízku impedanciu.
3. Pin REF je možné zapojiť do série alebo zapojiť na napäťovú referenciu alebo priamo na akýkoľvek zdroj napätia.
4. Zaistite napájanie pre IC cez Vs a GND pin.

Výkon: Ak napätie prekročí napätie (Vs + 0,3 V) na pinu REF, potom posunie dopredu skreslenie diódy pripojenej medzi piny REF a Vs.

Filtrovanie vstupu a výstupu:

Filtrovanie vstupného a výstupného signálu je veľmi dôležité pre komunikačné zariadenia a obvody.

Vstupné diferenciálne signály pri bežnom napätí môžu byť zosilnené počas snímania na vysokej strane.

Zariadenia môžu na bočníku zosilňovať malé napätie a šum na veľmi vysokej úrovni, čo môže mať za následok chybu v meraní prúdu.

Pre zlepšenie presnosti merania je potrebné filtrovať vstupnú cestu snímania prúdu.

Implementáciu filtrov je možné vykonať pridaním filtračného odporu, ako je to znázornené na obrázku.

Nesprávny výber filtračného odporu môže viesť k nepresnému zosilneniu. Odporúča sa, aby hodnota vstupného odporu bola menšia alebo rovná 10Ω.

Je možné pridať kondenzátor, ktorý zodpovedá časovej konštante bočného odporu. Na filtrovanie vysokofrekvenčného šumu by sa hodnota kondenzátora mala zvýšiť na hodnotu, ktorá poskytuje požadované filtrovanie.

Prechodné stavy presahujúce 30 voltov:

NCS21xR ponúka možnosť navrhnúť obvod pre aplikácie, ktoré majú prechodné spoločné napätia viac ako 30 voltov.

TO Zenerova dióda alebo diódy na potlačenie prechodného napätia (TVS) je možné umiestniť s externým vstupným rezistorom 10 Ω. Máte dve možnosti, ako diódy opraviť:

Prvá možnosť: Opravte jednu diódu TVS dvoma diódami cez zosilňovač, ako je na obrázku nižšie zvýraznené zelenou farbou:

Možnosť 2: Pridajte do diód TVS zvýraznené modrou farbou na nasledujúcom obrázku

Vypnutie NCS21xR:

TO logická brána alebo MOSFET hlavný vypínač, alebo a blokovanie tranzistora možno nakonfigurovať pomocou kolíka OUT NCS21xR na vypnutie napájania integrovaného obvodu a na ochranu pridružených obvodov pred detegovanou nadprúdovou situáciou.