Низкокостен решенија за мерење на строј: прецизен шунт заменува традиционалните нисконапонски трансформатори за строј

2yrs + staff 1000+m² US$300,000,000+ China

I. Позади на решението
Соодветствувајќи на ургентната потреба за ниско-цена токова сензорика во индустријалното управување, мерење на енергија и примените за заштита од прекумерен ток, традиционалните електромагнетни трансформатори за ток (CTs) и Хол сензорите претставуваат болни точки како што се високи материјални трошоци (особено за спецификации >30A) и комплексни производствени процеси. Ова решение користи четири-терминална манганинска шунт резистор + оптимизиран дизајн на сигнална верига за постигнување на екстремно контролиране трошови во сценарија со голем обзир на примена.

II. Дизајн на основното решение

Јединица за сензорика

Пресна четири-терминална манганинска шунт резистор

Заменува традиционалната структура на јдро и цев на CT.
Клучни параметри: опсег на отпорност 50μΩ-5mΩ (прилагодена според токот), Температурен коефициент <50ppm/°C.
Четири-терминална структура елиминира грешката од контактниот отпор (Келвин конекција).

Верига за обработка на сигнали

Инструментален амплитуден усилувач со низка дрифт (INA)

Користи уреди со дрифт на офсет напон <0.5μV/°C (на пример, AD8237, INA826).
Грешка во усикување <0.1%, CMRR >120dB (суспендира интерференцијата со заеднички мод).
Интегрирана филтрирање на EMI намалува околна верига.

Оптимизација на изолацијата

Изолатор со превключени кондензатори (на пример, ADI isoPower®)

Заменува традиционалната магнетна изолационна структура на CT.
Подржува >5kV DC изолационен напон.
Потрошувачка мощност подолната за 40%, цената само 60% од решенијата со оптокуплер.

Механички дизајн

Хаушинг од инжектиран пластик

Елиминира метални слоеви за штит и процес на потапување.
Одржува степен на заштита IP54 (против прашински и водни брисови).
Стандардизирани плагин терминали за автоматско собирање.

III. Анализа на трошковната предност (во споредба со традиционалното решение)

Артикл	Традиционално решение со CT	Ова шунт решение	Намалување/Повеќе
Трошковен лист за 100A сензор	$8.2	$1.7	79%↓
Дневна капацитет на производствената линија	5,000 бройки	22,000 бройки	340%↑
Време за калибрација/бройка	45 сек	8 сек	82%↓
Премиум за високи токови	300%	20%	-

IV. Типични технички спецификации

Прифатливост: 1% FS (@25°C), 2% FS (@-40°C~+85°C)
Бендвиде: DC~50kHz (поголемо од традиционалната граница на 10kHz на CT)
Номинален ток: 15-300A (>300A препорачано со паралелни шунт масиви)
Потрошувачка мощност: <15mW (без влијание од само-загревање)
Време на одговор: <1μs (значителна предност во сценарија за заштита од прекумерен ток)

V. Прилагодување на сценарии на примена

Внатрешно мерење во паметни мерачи

Прифатливо за мерење на енергија под Класа 1.
Узимање на узорци од токот на главната кола (париран со Σ-Δ ADC).

Системи за управување на мотори

Детекција на фазен ток на три-фазен инвертор.
Ценосензитивни контролери на BLDC.

Уреди за заштита од прекумерен ток

Детекција на ток за прекинување на прекинувачот.
Брзина на одговор повеќе од 50 пати.

Сончеви инвертори

Мониторинг на стринг ток (DC страна).
Елиминира проблемот со остаточен магнетен флукс на традиционалните CT.

VI. Клучни точки за имплементација

Дизајн на термалното управување

Расипување на топлина со медна преливања (PCB како радијатор).
Правило да се следи: ≥4mm² медна преливања по 1A ток.

Оптимизација на EMC

Подеснување на должината на диференцијалните траси ≤10mm.
π-фильтар на фронталниот дел на инструменталниот амплитуден усилувач.

Контрола на масов производство

Полно аутоматско калибрирање со лазерски рејзинг.
Програмирање на коефициентот за температурна компензација во фирмен софтвер.
Динамичко тестирање на оптерање (замена на традиционалниот процес на горење).

Лимитации на решението:

Не е прифатливо за сценарија со силна изолација >600V (потребна е подобрена изолација).
Значителни загуби од мед при токови >500A (препорачано е магнетно решение).

07/21/2025

Препорачано

Повеќе