Přesný obvod pro snímání a monitorování proudu pomocí IC NCS21xR

Pokud hledáte monitory bočního proudu nebo proudové zesilovače, pak jste přistáli na správné stránce.

Monitor bočního proudu je přístrojový zesilovač, který snímá proud přes bočníkový rezistor v systému a převádí jej na výstup logického signálu pro spuštění spínacího zařízení, jako je relé, tranzistor nebo SCR.

Spínací zařízení se používá buď k odpojení nebo vypnutí příčiny stoupajícího proudu napříč bočním rezistorem, čímž je zajištěna ochrana zařízení, které je monitorováno snímacím zesilovačem.

Proč potřebujeme snímání proudu a kde můžeme použít monitory bočníku:

• Řízení spotřeby v Měniče DC-DC a nízký výpadek (LDO) regulátory napětí
• Notebook, tablety a další komunikační zařízení.
• Elektrická vozidla
• Nabíječky baterií do sledovat nabíjení a vybíjení .
• Nastavení správného umístění elektromagnetu v obvodech
• Monitorovat energetické požadavky motorů a ovládat rychlost v systému řízení motoru.
• Vnímejte proud, abyste ochránili abnormální náhlé nárůst proudu v systému, což by mohlo poškodit systém.
• Zjistěte tok proudu a změřte výkon pomocí wattmetru.

Ať už jste fanouškem, elektrikářem, studentem nebo profesionálním inženýrem „NCS21xR a NCV21xR“ rodina integrovaných obvodů od společnosti ON Semiconductor je pro vás tím nejlepším řešením.

Jedná se o monitory napěťového výstupu a proudu, které mohou monitorovat napětí na bočníku.

Bez ohledu na napájecí zdroj může operační zesilovač NCS21 měřit napětí od -0,3 do 26V v běžném režimu. Pro měření nebo snímání proudu v obvodu máte dvě možnosti:

Nízké boční snímání je nejjednodušší a levná technika, kde můžete připojit jednoduchou operační zesilovač .

The proudový obvod lze připojit mezi zátěž a zem. V diskrétních operačních zesilovačích (Op Amp) může spojení bočníku se zemí způsobit šum, ale tento problém je vyřešen v NCS21xR.

Při snímání proudu na vysoké straně by měl být obvod monitoru propojen mezi napájením a zátěží.

NCS21xR IC je velmi užitečný pro snímání proudu jak z vysoké, tak z nízké strany techniky.

Řady integrovaných obvodů NCS21xR jsou vysoce citlivé proudové zkratové monitory, které lze použít pro přesné aplikace snímání proudu.

Hlavní rysy:

Některé klíčové vlastnosti integrovaných obvodů NCS21xR a NCV jsou následující:

• Provozní napětí + 2,2 V až + 26 V
• Velmi různorodý rozsah provozní teploty (-40 ° C až + 125 ° C)
• Aktuální spotřeba 40µA až 80µA nejvhodnější IC pro zařízení napájená z baterie (senzory, notebook atd.)
• Dobrý dynamický rozsah výstupu typu rail-to-rail (RRO), aby zesilovač pracoval na signálech.
• Díky nízkému posunu (0,5 µ V / ° C) je ideální pro různé přesné a přenosné aplikace.
• Vyžaduje velmi nízké offsetové napětí ± 35 µ V na vstupu, aby výstup byl 0.

Funkce a konfigurace PIN:

Integrované obvody NCS21xR a NVC21xR jsou k dispozici ve dvou konfiguračních balíčcích, SC70-6 a UQFN10, jak je znázorněno na obrázku.

Kolíky IN- a IN + se připojují přes bočníkový odpor v obvodu. Vs a GND piny jsou pro napájení IC pro provoz.

Pin OUT je určen pro výstupní signál ze zesilovače.

Pin REF musí být spojen se zemí v jednosměrném provozu a v obousměrném provozu REF by měl být spojen s napěťovým referenčním obvodem.

Jak vybrat Shunt rezistor:

Výběr bočníku je klíčovým faktorem pro získání přesného měření proudu.

Přesnost měření proudu závisí na velikosti a hodnotě bočníku.

Pokud zvolíte větší hodnotu odporu, můžete získat přesnější měření, ale větší odpor by mohl způsobit ztráty proudu.

Výrobce doporučuje použít čtyřpólový rezistor.

Bude nabízet 2 svorky pro proudovou cestu v obvodu a dvě svorky pro cestu detekce napětí pro snímání zesilovače.

Jednosměrný provoz:

V jednosměrném provozu protéká proud pouze jedním směrem, jako jsou napájecí zdroje a obvody pro monitorování proudu zátěže. Chcete-li připojit NCS21 pro jednosměrný provoz, postupujte takto:

1. Připojte odpor bočníku a napájecí zdroj zátěže k diferenciálním vstupním kolíkům IC.
2. Připojte pin REF k zemi.
3. Zajistěte napájení IC přes Vs a GND pin. IC může být napájen ze samostatného napájecího zdroje nebo ze stejného napájecího zdroje zátěže.
4. Pokud chcete detekovat zkratový proud na napájecím zdroji zátěže, použijte pro IC samostatný napájecí zdroj.

Výstup 1: Pokud je pin REF uzemněn a neexistuje žádný proud procházející bočním odporem, pak bude výstup NCS21xR v rozmezí 50mV.

Výstup 2: Když prochází proud bočním odporem, bude výstup až 200 mV aplikovaného napájecího napětí VS.

Obousměrný provoz:

V obousměrném monitoru bočního proudu obvod pracuje na záporném i kladném napětí v běžném režimu.

Obousměrné obvody monitorování bočního proudu se používají v systému nabíjení baterie k detekci proudu v obou směrech (během nabíjení a vybíjení).

Výstup v obousměrném provozu se pohybuje mezi záporným a kladným napětím kolem zkresleného napětí aplikovaného na pin REF. Pro obousměrný provoz by měly být piny NCDS21xR připojeny následujícím způsobem:

1. Připojte odpor bočníku a napájecí zdroj zátěže k diferenciálním vstupním pinům (IN- a IN +) IC
2. Napěťový referenční obvod musí být připojen na pin REF, obvod musí mít nízkou impedanci.
3. Pin REF lze připojit sériově nebo bočně k napěťové referenci nebo přímo k libovolnému zdroji napětí.
4. Zajistěte napájení IC přes Vs a GND pin.

Výstup: Pokud napětí překročí napětí (Vs + 0,3 V) na pinu REF, přepošle předpětí diodu připojenou mezi piny REF a Vs.

Filtrování vstupu a výstupu:

Filtrování vstupního a výstupního signálu je velmi důležité pro komunikační zařízení a obvody.

Vstupní diferenciální signály při společném napětí mohou být zesilovány během snímání na vysoké straně.

Zařízení mohou zesilovat malá napětí a šum na velmi vysoké úrovni napříč bočníku, což může mít za následek chybu v měření proudu.

Pro zlepšení přesnosti měření je nutné filtrovat vstupní cestu aktuálního snímání.

Implementaci filtrů lze provést přidáním rezistoru filtru, jak je znázorněno na obrázku.

Nesprávný výběr rezistoru filtru může vést k nepřesnému zesílení. Doporučuje se, aby hodnota vstupního rezistoru byla menší nebo rovna 10Ω.

Lze přidat kondenzátor, který odpovídá časové konstantě bočníkového rezistoru. Pro filtrování vysokofrekvenčního šumu by měla být hodnota kondenzátoru zvýšena na hodnotu, která poskytuje požadované filtrování.

Přechody překračující 30 voltů:

NCS21xR nabízí možnost navrhnout obvod pro aplikace, které mají přechodné napětí v běžném režimu více než 30 voltů.

NA Zenerova dioda nebo diody pro potlačení přechodného napětí (TVS) lze umístit s externím vstupním odporem 10 Ω. Máte dvě možnosti, jak diody opravit:

Možnost jedna: Opravte jednu diodu TVS se dvěma diodami přes zesilovač, jak je na obrázku níže zvýrazněno zeleně:

Možnost 2: Přidejte do diod TVS, jak je zvýrazněno modře na níže uvedeném obrázku

Vypnutí NCS21xR:

NA logická brána nebo MOSFET vypínač, nebo a blokování tranzistoru lze nakonfigurovat pomocí pinu OUT na NCS21xR k vypnutí napájení IC a ochraně přidružených obvodů před zjištěnou aktuální situací.