저렴한 전류 감지 솔루션: 정밀 셰인트가 전통적인 저전압 전류 변환기를 대체합니다
I. 솔루션 배경
산업 제어, 에너지 측정 및 과전류 보호 애플리케이션에서 저비용 전류 감지에 대한 급격한 수요에 직면하여, 전통적인 전자기식 전류 변환기(CT)와 홀 센서는 높은 재료 비용(특히 30A 이상 사양)과 복잡한 제조 공정 등의 문제점을 가지고 있습니다. 이 솔루션은 4단자 망간 분산 저항 + 최적화된 신호 체인 설계를 통해 대량 생산 시나리오에서 극단적인 비용 관리를 달성합니다.
II. 핵심 솔루션 설계
- 센싱 유닛
- 정밀 4단자 망간 분산 저항
- 전통적인 CT 코어 및 코일 구조를 대체합니다.
- 주요 매개변수: 50μΩ-5mΩ 저항 범위(전류 등급별로 맞춤형), 온도 계수 <50ppm/°C.
- 4단자 구조는 접촉 저항 오차를 제거합니다(켈빈 연결).
- 신호 처리 체인
- 저드리프트 계측 증폭기(INA)
- <0.5μV/°C 오프셋 전압 드립의 장치 활용(예: AD8237, INA826).
- 이득 오차 <0.1%, CMRR >120dB(공통 모드 간섭 억제).
- 통합 EMI 필터링으로 주변 회로를 줄입니다.
- 절연 최적화
- 스위치 캐패시터 절연기(예: ADI isoPower®)
- 전통적인 CT의 자기 절연 구조를 대체합니다.
- >5kV DC 절연 전압 지원.
- 전력 소비량 40% 감소, 광커플러 솔루션 비용의 60%.
- 기계 설계
- 사출 성형 플라스틱 하우징
- 금속 차폐층 및 포팅 공정 제거.
- IP54 보호 등급 유지(먼지 방지 및 물 튀김 방지).
- 자동 조립을 위한 표준화된 플러그형 단자.
III. 비용 우위 분석(전통적인 솔루션 대비)
|
항목 |
전통적인 CT 솔루션 |
이 분산 저항 솔루션 |
감소/증가 |
|
100A 센서 BOM 비용 |
$8.2 |
$1.7 |
**79%↓** |
|
일일 생산 라인 용량 |
5,000 개 |
22,000 개 |
**340%↑** |
|
조정 시간/개당 |
45 초 |
8 초 |
**82%↓** |
|
고전류 사양 프리미엄 |
300% |
20% |
- |
IV. 일반 기술 사양
- 정확도: 1% FS (@25°C), 2% FS (@-40°C~+85°C)
- 대역폭: DC~50kHz (전통적인 CT의 10kHz 제한보다 우수)
- 정격 전류: 15-300A (>300A 권장 병렬 분산 배열 사용)
- 전력 소모: <15mW (자기 발열 영향 없음)
- 응답 시간: <1μs (과전류 보호 시나리오에서 큰 이점)
V. 적용 시나리오 적응
- 스마트 미터 내부 측정
- 클래스 1 이하의 에너지 측정에 적합.
- 버스바 전류 샘플링(Σ-Δ ADC와 함께 사용).
- 모터 드라이브 제어 시스템
- 3상 인버터 위상 전류 검출.
- 비용 민감한 BLDC 컨트롤러.
- 과전류 보호 장치
- 차단기 트립 전류 검출.
- 응답 속도 50배 향상.
- 태양광 인버터
- 스트링 전류 모니터링(DC 측).
- 전통적인 CT의 잔류 플럭스 오차 문제 제거.
VI. 구현 주요 사항
- 열 관리 설계
- 동 축열(PCB가 열 싱크 역할).
- 규칙: 1A 전류당 ≥4mm² 동 축열.
- EMC 최적화
- 차분선 길이 일치 ≤10mm.
- 계측 증폭기 프론트 엔드 π-필터.
- 대량 생산 관리
- 완전 자동 레이저 저항 트리밍 교정.
- 온도 보상 계수 펌웨어 프로그래밍.
- 동적 부하 테스트(전통적인 버닝 인 공정 대체).
솔루션 한계:
- >600V 강한 절연 시나리오에 적합하지 않음(강화된 절연 솔루션 필요).
- >500A 전류에서 상당한 동 손실(자기 솔루션 추천).
07/21/2025
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