Penyelesaian Pemindahan Arus Berharga Rendah: Presisi Shunt Menggantikan Transformator Arus Rendah Tradisional

I. Latar Belakang Penyelesaian
Menghadapi permintaan mendesak untuk penginderaan arus berbiaya rendah dalam aplikasi kontrol industri, pengukuran energi, dan perlindungan arus berlebih, transformator arus elektromagnetik (CT) tradisional dan sensor Hall menunjukkan masalah seperti biaya bahan yang tinggi (terutama untuk spesifikasi >30A) dan proses manufaktur yang rumit. Penyelesaian ini menggunakan resistor shunt mangan empat terminal + rancangan rangkaian sinyal yang dioptimalkan untuk mencapai kontrol biaya ekstrem dalam skenario aplikasi berjumlah besar.

II. Rancangan Penyelesaian Inti

Unit Penginderaan

Resistor Shunt Mangan Empat Terminal Presisi

Menggantikan struktur inti dan kumparan CT tradisional.
Parameter Kunci: rentang hambatan 50μΩ-5mΩ (disesuaikan per penilaian arus), Koefisien Suhu <50ppm/°C.
Struktur empat terminal menghilangkan kesalahan hambatan kontak (sambungan Kelvin).

Rantai Pemrosesan Sinyal

Amplifier Instrumentasi dengan Drift Rendah (INA)

Memanfaatkan perangkat dengan drift tegangan offset <0.5μV/°C (misalnya, AD8237, INA826).
Kesalahan Gain <0.1%, CMRR >120dB (menekan gangguan mode umum).
Pemfilteran EMI terintegrasi mengurangi rangkaian periferal.

Optimasi Isolasi

Isolator Kapasitor Berganti (misalnya, ADI isoPower®)

Menggantikan struktur isolasi magnetik CT tradisional.
Dukungan >5kV tegangan isolasi DC.
Konsumsi daya 40% lebih rendah, biaya hanya 60% dari solusi optokopel.

Rancangan Mekanikal

Selubung Plastik Dicetak dengan Injeksi

Menghilangkan lapisan perisai logam dan proses potting.
Mempertahankan peringkat perlindungan IP54 (tahan debu dan percikan air).
Terminal plug standar untuk perakitan otomatis.

III. Analisis Keunggulan Biaya (vs. Penyelesaian Tradisional)

Item	Penyelesaian CT Tradisional	Penyelesaian Shunt Ini	Pengurangan/Penambahan
Biaya BOM Sensor 100A	$8.2	$1.7	79%↓
Kapasitas Garis Produksi Harian	5,000 pcs	22,000 pcs	340%↑
Waktu Kalibrasi/Satuan	45 detik	8 detik	82%↓
Prima Spesifikasi Arus Tinggi	300%	20%	-

IV. Spesifikasi Teknis Tipikal

Akurasi: 1% FS (@25°C), 2% FS (@-40°C~+85°C)
Lebar Pita: DC~50kHz (superior dibanding batas 10kHz CT tradisional)
Arus Nominal: 15-300A (>300A disarankan menggunakan array shunt paralel)
Konsumsi Daya: <15mW (tidak ada dampak pemanasan sendiri)
Waktu Tanggapan: <1μs (keunggulan signifikan dalam skenario perlindungan arus berlebih)

V. Adaptasi Skenario Aplikasi

Pengukuran Internal Meter Cerdas

Sesuai untuk pengukuran energi di bawah Kelas 1.
Sampling arus busbar (dipasangkan dengan ADC Σ-Δ).

Sistem Kendali Penggerak Motor

Pendeteksian arus fase inversi tiga fasa.
Kontroler BLDC sensitif terhadap biaya.

Perangkat Perlindungan Arus Berlebih

Pendeteksian arus trip pemutus sirkuit.
Kecepatan respons meningkat 50 kali.

Inverter Solar

Pemantauan arus string (sisi DC).
Menghilangkan masalah kesalahan fluks sisa CT tradisional.

VI. Titik Penting Implementasi

Rancangan Manajemen Termal

Penghantar panas dengan tuangan tembaga (PCB berfungsi sebagai heatsink).
Aturan yang harus diikuti: ≥4mm² tuangan tembaga per 1A arus.

Optimasi EMC

Penyesuaian panjang jejak diferensial ≤10mm.
π-filter di ujung depan amplifier instrumentasi.

Kontrol Produksi Massal

Kalibrasi pemotongan resistor laser sepenuhnya otomatis.
Pemrograman firmware koefisien kompensasi suhu.
Pengujian beban dinamis (menggantikan proses burn-in tradisional).

Batasan Penyelesaian:

Tidak sesuai untuk skenario isolasi kuat >600V (memerlukan solusi isolasi diperkuat).
Kerugian tembaga signifikan pada arus >500A (direkomendasikan solusi magnetik).

07/21/2025

Disarankan

Lebih Banyak