
I. Lahenduse taust
Silmas pidades kiiret nõudlust madalate kogumiste jaoks tööstuslikus juhtimises, energiakogumites ja ülekogumikaitse rakendustes, esinevad traditsioonilised elektromagnetilised kogumiktransformaatorid (CT) ja Halli sensorid probleeme nagu kõrge materjalikogus (eriti >30A spetsifikatsioonide korral) ja keerulised tootmismenetlused. See lahendus kasutab neljapoolset mangani shunti vastikut + optimeeritud signaalikettadesaini, et saavutada äärmiselt madalad kogumised suuremahulistes rakendusskenaarides.
II. Põhilahenduse disain
- Mõõdeühik
- Täpsusneljapoolne mangani shunti vastik
- Asendab traditsioonilist CT tuuma ja võrgukokkupanekut.
- Omadused: 50μΩ-5mΩ vastiku diapagoon (kohandatud vastavalt kogumikule), Temperatuurikoefitsient <50ppm/°C.
- Neljapoolne struktuur vähendab kontaktvastiku vea (Kelvini ühendus).
- Signaalitöötlemise kette
- Väikesedriftiga instrumentaalvahetaja (INA)
- Kasutab seadmeid, mille nihkepinge drift on <0.5μV/°C (nt AD8237, INA826).
- Tugevusvea <0.1%, CMRR >120dB (vähendab ühishindlisega segamist).
- Integreeritud EMI filtritega vähendatakse ümbritsevat tsirkuiti.
- Isolatsiooni optimeerimine
- Lülituv kondensaatorisolatsioon (nt ADI isoPower®)
- Asendab traditsioonilist CT magnetilist isolatsioonstruktuuri.
- Toetab >5kV DC-isolatsioonispänna.
- 40% väiksem energia tarbimine, kogumik on ainult 60% valguskuivatatud lahendustest.
- Mehaaniline disain
- Prestsastmehaanika plastiklik kabiin
- Eemaldab metalli ekraanikihid ja pottingprotsessi.
- Saab IP54 kaitseklassi (toopuuduste ja vesikappe vastane).
- Standardiseeritud ühenduspluggid automatiseeritud kokkupanekuks.
III. Kogumise eelised (võrreldes traditsioonilise lahendusega)
|
Üksus
|
Traditsiooniline CT lahendus
|
See shunti lahendus
|
Vähendus/Suurendus
|
|
100A sensori BOM kogumik
|
$8.2
|
$1.7
|
**79%↓**
|
|
Päevane tootmisvõime
|
5,000 tk
|
22,000 tk
|
**340%↑**
|
|
Kalibreerimisaeg/tükki
|
45 sek
|
8 sek
|
**82%↓**
|
|
Kõrge kogumikute hinnale lisand
|
300%
|
20%
|
-
|
IV. Tavalised tehnilised omadused
- Täpsus: 1% FS (@25°C), 2% FS (@-40°C~+85°C)
- Laius: DC~50kHz (parem kui traditsioonilise CT 10kHz piir)
- Nimetatud kogumik: 15-300A (>300A soovitatav paralleelsete shuntidega)
- Energia tarbimine: <15mW (ei mõjuta endise kuumenemist)
- Vastusaja: <1μs (oluline eelis ülekogumikaitse skenaariumides)
V. Rakendusskenaaride kohandamine
- Intelligentsete arvestite sisemine mõõtmine
- Sobib energiakogumite all Class 1.
- Busbari kogumiku proovimine (paarituna Σ-Δ ADC-ga).
- Mootori juhtimissüsteemid
- Kolmekordne inverteri faasi kogumiku tuvastamine.
- Kogumikutesundlikud BLDC juhid.
- Ülekogumikaitse seadmed
- Segurite triippinge tuvastamine.
- Vastuskiirus paraneb 50 korda.
- Päikeseinvertorid
- Stringi kogumiku jälgimine (DC pool).
- Eemaldab traditsioonilise CT jääkvoodi vea.
VI. Rakendamise olulised punktid
- Soojuse halduse disain
- Värska soojuse levik (PCB tegutseb soojuselehe rollis).
- Järgitav reegel: ≥4mm² värska per 1A kogumik.
- EMC optimeerimine
- Diferentsiaalse liini pikkuse vastavus ≤10mm.
- π-filter instrumentaalvahetaja ees.
- Suurmahuline tootmise kontroll
- Täielikult automaatne lazerresistori kalibreerimine.
- Temperatuurikompensatsioonifirmvareprogrammeerimine.
- Dünaamiline laadi testimine (asendab traditsioonilist kärbimisprotsessi).
Lahenduse piirangud:
- Ei sobi >600V tugevale isolatsioonile (nõuab tugevat isolatsioonilahendust).
- Oluline värskade kogumikute kadu >500A (soovitatav magnetiline lahendus).