Circuit de detectare și monitorizare a curentului de precizie utilizând IC NCS21xR

Dacă sunteți în căutarea unor monitoare de șunt curente sau amplificatoare de curent, atunci ați aterizat la pagina corectă.

Monitorul de șunt curent este un amplificator de instrumentație care simte curentul peste un rezistor de șunt într-un sistem și îl convertește într-un semnal logic de ieșire pentru declanșarea unui dispozitiv de comutare, cum ar fi un releu, un tranzistor sau un SCR.

Dispozitivul de comutare este folosit fie pentru a întrerupe, fie pentru a opri cauza creșterii curentului peste rezistența de șunt, asigurând astfel protecția dispozitivului care este monitorizat de amplificatorul de detectare.

De ce avem nevoie de detectarea curentă și unde putem folosi monitoarele de șunt curente:

• Managementul energiei în Convertoare DC-DC și abandon scăzut (LDO) regulatoare de tensiune
• Notebook, tablete și alte dispozitive de comunicare.
• Vehicule electrice
• Încărcătoare de baterii la monitorizați încărcarea și descărcarea .
• Pentru a regla poziționarea corectă a solenoidului în circuite
• Pentru a monitoriza cerințele de putere ale motorului și controlează viteza în sistemul de control al motorului.
• Simțiți curentul pentru a proteja o bruscă anormală val de curent în sistem, ceea ce poate deteriora sistemul.
• Detectați debitul curent și măsurați puterea prin wattmetru.

Indiferent dacă sunteți un hobby, electrician, student sau inginer profesionist „NCS21xR și NCV21xR” familia de circuite integrate de la ON Semiconductor sunt cea mai bună soluție pentru dvs.

Acestea sunt ieșirile de tensiune și monitoarele de șunt de curent care pot monitoriza tensiunile de pe rezistența de șunt.

Indiferent de sursa de alimentare, amplificatorul opțional NCS21 poate măsura tensiunea de la -0,3 la 26V în modul comun. Pentru a măsura sau simți curentul într-un circuit aveți două opțiuni:

Detectarea laterală joasă este cea mai ușoară și mai ieftină tehnică în care puteți conecta un simplu amplificator operațional .

circuit de detectare a curentului poate fi conectat între sarcină și masă. În amplificatoarele operaționale discrete (Op Amp), conectarea șuntului la sol poate introduce zgomotul, dar această problemă este rezolvată în NCS21xR.

În timp ce se află în detectarea curentului lateral ridicat, circuitul monitorului trebuie conectat între sursă și sarcină.

IC-ul NCS21xR este foarte util pentru detectarea curentului din ambele tehnici, partea înaltă și cea joasă.

Seriile ICS NCS21xR sunt monitoare de șunt de curent cu sensibilitate ridicată, care pot fi utilizate pentru aplicații precise de detectare a curentului.

Caracteristici importante:

Unele caracteristici cheie ale IC-urilor NCS21xR și NCV sunt următoarele:

• Tensiuni de funcționare + 2,2V până la + 26V
• Gama foarte diversă de temperatură de funcționare (-40 ° C până la + 125 ° C)
• Consum de curent 40µA la 80µA cel mai potrivit IC pentru dispozitive cu baterii (senzori, notebook etc.)
• O gamă dinamică bună de ieșire șină-șină (RRO) pentru ca amplificatorul să lucreze la semnale.
• Deriva redusă a offsetului (0,5 µ V / ° C) îl face ideal pentru o varietate de aplicații portabile și de precizie.
• Necesită tensiune de deplasare foarte mică ± 35 µ V la intrare pentru a determina ieșirea să fie 0.

Funcționalități și configurare PIN:

IC-urile NCS21xR și NVC21xR sunt disponibile în două pachete de configurare, SC70-6 și UQFN10, așa cum se arată în imagine.

Pinii IN- și IN + trebuie conectați la rezistența de șunt din circuit. Pinii Vs și GND sunt pentru alimentarea cu energie electrică a CI pentru funcționare.

Pinul OUT este desemnat pentru semnalul de ieșire de la amplificator.

PIN-ul REF trebuie conectat la masă în funcționare unidirecțională și în funcționare bidirecțională REF trebuie conectat la circuitul de referință de tensiune.

Cum se selectează rezistența Shunt:

Selecția rezistorului de șunt este factorul cheie pentru a obține măsurarea precisă a curentului.

Acuratețea măsurării curentului depinde de mărimea și valoarea rezistorului de șunt.

Dacă selectați valoarea mai mare a rezistorului, puteți obține măsurarea mai precisă, dar rezistența mai mare ar putea introduce pierderile actuale.

Este recomandat de producător să folosiți rezistorul cu patru terminale.

Acesta va oferi 2 terminale pentru calea curentului în circuit și două terminale pentru calea de detectare a tensiunii pentru ca amplificatorul să detecteze.

Funcționare unidirecțională:

În funcționare unidirecțională curentul circulă numai într-o singură direcție, cum ar fi sursele de alimentare și circuitele de monitorizare a curentului de sarcină. Pentru a conecta NCS21 pentru funcționare unidirecțională, urmați pașii următori:

1. Conectați rezistența la șunt și încărcați sursa de alimentare la pinii de intrare diferențiali ai CI.
2. Conectați pinul REF la masă.
3. Furnizați sursa de alimentare pentru IC prin Vs și pinul GND. IC poate fi alimentat de la o sursă de alimentare separată sau de la aceeași sursă de alimentare a sarcinii.
4. Dacă doriți să detectați curentul de scurtcircuit la alimentarea cu energie electrică, utilizați sursa de alimentare separată pentru IC.

Ieșire 1: Dacă pinul REF este împământat și nu există curent care trece prin rezistența la șunt, atunci ieșirea NCS21xR va fi în limita a 50mV.

Ieșire 2: Atunci când curentul trece prin rezistența la șunt, ieșirea va fi de până la 200mV din tensiunea de alimentare aplicată VS.

Funcționare bidirecțională:

În monitorul de șunt de curent bidirecțional, circuitul funcționează atât la tensiuni negative, cât și pozitive, în modul comun.

Circuitele de monitorizare a șuntului de curent bidirecțional sunt utilizate în sistemul de încărcare a bateriei pentru a detecta curentul în ambele direcții (în timpul încărcării și descărcării).

Ieșirea în funcționare bidirecțională variază între tensiunile negative și pozitive în jurul unei tensiuni de polarizare aplicate la pinul REF. Pentru funcționarea bidirecțională pinii NCDS21xR trebuie conectați după cum urmează:

1. Conectați rezistența la șunt și încărcați sursa de alimentare la pinii de intrare diferențiali (IN- și IN +) ai IC-ului
2. Circuitul de referință de tensiune trebuie să fie conectat la pinul REF, circuitul trebuie să aibă o impedanță redusă.
3. Pinul REF poate fi conectat în serie sau șunt la tensiunea de referință sau direct la orice sursă de tensiune.
4. Furnizați sursa de alimentare pentru IC prin Vs și pinul GND.

Ieșire: Dacă tensiunea depășește tensiunea (Vs + 0,3V) la pinul REF, atunci va întoarce dioda conectată între pinii REF și Vs.

Filtrarea intrărilor și ieșirilor:

Filtrarea semnalului de intrare și ieșire este foarte importantă pentru dispozitivele și circuitele de comunicații.

Semnalele diferențiale de intrare la tensiunea de mod comun pot fi amplificate în timpul detectării laterale înalte.

Dispozitivele pot amplifica tensiunile mici și zgomotul la un nivel foarte ridicat pe șunt, ceea ce poate duce la o eroare la măsurarea curentului.

Pentru a îmbunătăți precizia măsurării, este necesar să se filtreze calea de intrare a senzorului curent.

Implementarea filtrelor se poate face prin adăugarea rezistenței filtrului așa cum se arată în figură.

Alegerea greșită a rezistenței filtrului poate duce la câștiguri inexacte. Se recomandă ca valoarea rezistorului de intrare să fie mai mică sau egală cu 10Ω.

Un condensator poate fi adăugat pentru a se potrivi cu constanta de timp a rezistenței de șunt. Pentru a filtra un zgomot de înaltă frecvență, valoarea condensatorului ar trebui mărită la o valoare care să ofere filtrarea necesară.

Tranzitori care depășesc 30 de volți:

NCS21xR oferă capacitatea de a proiecta circuitul pentru aplicațiile cu tensiuni tranzitorii în modul comun mai mari de 30 de volți.

LA diodă Zener sau diodele de suprimare a tensiunii tranzitorii (TVS) pot fi plasate cu rezistor de intrare extern de 10Ω. Aveți două opțiuni pentru a remedia diodele:

Opțiunea unu: Remediați o singură diodă TVS cu două diode pe amplificator așa cum este evidențiat în verde în figura de mai jos:

Opțiunea 2: Adăugați la diode TVS așa cum este evidențiat albastru în figura de mai jos

Oprirea NCS21xR:

LA poarta logica sau MOSFET comutator de alimentare sau a blocare tranzistor poate fi configurat cu pinul OUT al NCS21xR pentru a opri alimentarea la IC și pentru a proteja circuitele asociate de situația detectată peste curent.