Alacsony költségű áramerősségi megoldás: Pótolja a hagyományos alacsony feszültségű áramerősségeket a precíziós shunt

​

​I. Megoldás háttére​
A gyártóipar, az energia mértékezés és a túlmenő áram védelem területén a költséghatékony áramérzékelés sietős igénye előtt a hagyományos elektromágneses áramátviteli transzformátorok (CT-k) és Hall-érzékelők magas anyagköltségűek (különösen >30A specifikációknál) és összetett gyártási folyamatokat jelentenek. Ez a megoldás négyszögletes mangán szunthuzat + optimalizált jel feldolgozási lánccal éri el a nagy mennyiségű alkalmazási esetekben a drasztikus költségkontrollt.

​II. Alapvető megoldástervezés​

1. ​Érzékelő egység​
• Pontos négyszögletes mangán szunthuzat
• Helyettesíti a hagyományos CT magot és tekercs szerkezetét.
• Fő paraméterek: 50μΩ-5mΩ ellenállási tartomány (testreszabott áramerősség szerint), Hőmérsékleti együttható <50ppm/°C.
• A négyszögletes szerkezet kiveszi a kapcsolódási ellenállás hibáját (Kelvin kapcsolat).
2. ​Jel feldolgozási lánc​
• Alacsony driftű mérőerősítő (INA)
• Használ <0.5μV/°C offset folt drifttel rendelkező eszközöket (pl., AD8237, INA826).
• Erősítési hiba <0.1%, CMRR >120dB (közös mód interferenciák csillapítása).
• Integrált EMI szűrő csökkenti a perifériai áramkörök szükségességét.
3. ​Elválasztási optimalizálás​
• Kapacitív váltószekvenciális elválasztó (pl., ADI isoPower®)
• Helyettesíti a hagyományos CT magnesek alapú elválasztási szerkezetét.
• Támogatja a >5kV DC elválasztási feszültséget.
• 40%-kal alacsonyabb energiaszükséglet, csak 60%-a a fénykapcsoló megoldásoknak.
4. ​Mechanikai tervezés​
• Nyomtatott műanyag belseje
• Kiveszi a fémes védőrétegeket és a betegedési folyamatot.
• Tartja a IP54 védelmi besorolást (por- és vízpercütközöttel álló).
• Szabványos behelyezhető terminálok automatizált montázshoz.

​III. Költséglényelőny elemzés (hagyományos megoldással szemben)​​

​IV. Típusos technikai specifikációk​

• ​Pontosság:​​ 1% FS (@25°C), 2% FS (@-40°C~+85°C)
• ​Sávszélesség:​​ DC~50kHz (jobb, mint a hagyományos CT 10kHz korlátja)
• ​Áramerősség:​​ 15-300A (>300A esetén párhuzamos szunthuzatok használata ajánlott)
• ​Áramerősség:​​ <15mW (nincs saját hőtartás hatása)
• ​Válaszidő:​​ <1μs (szignifikáns előny a túlmenő áram védelemben)

​V. Alkalmazási forgatókönyv alkalmazhatóság​

1. ​Okos számológép belső mérése​
• Megfelel az 1. osztály alatti energia mértékezésnek.
• Buszbar áramerősség mintavételezése (Σ-Δ ADC-val párosítva).
2. ​Motor meghajtó irányító rendszerek​
• Háromfázis inverter fázisáramerősség érzékelése.
• Költségszenzitív BLDC irányítók.
3. ​Túlmenő áram védelmi eszközök​
• Átlógó áramerősség érzékelése.
• 50x gyorsabb válaszidő.
4. ​Napelem inverterek​
• String áramerősség monitorozása (DC oldal).
• Kiveszi a hagyományos CT maradék fluktuációs hibáját.

​VI. Végrehajtási kulcspontok​

1. ​Hőkezelés tervezése​
• Réz lefúvás hőledés (PCB hőledőként működik).
• Szabály: ≥4mm² réz lefúvás 1A áramerősséghez.
2. ​EMC optimalizálás​
• Differenciális nyomvonal hossz illesztése ≤10mm.
• π-szűrő a mérőerősítő előtérben.
3. ​Nagy léptékű termelés ellenőrzése​
• Teljesen automatizált laseres ellenállás vágási kalibrálás.
• Hőmérsékleti kompenzációs együttható firmware programozás.
• Dinamikus terhelésteszt (helyettesíti a hagyományos beépítési folyamatot).

​Megoldás korlátai:​​

• Nem alkalmas >600V erős elválasztási esetekre (erősített elválasztási megoldás szükséges).
• Signifikáns rézveszteségek >500A áramerősség esetén (magnesek alapú megoldás ajánlott).