Lagekosten stroommeting oplossing: Precisie shunt vervangt traditionele laagspanningsstroomtransformatoren

​

​I. Oplossingsachtergrond​
Gezicht op de urgente vraag naar lage kosten voor stroommeting in industriële regeltechniek, energiemeting en overstroombeveiliging, brengen traditionele elektromagnetische stroomtransformatoren (CT's) en Hall-sensoren pijnpunten met zich mee zoals hoge materialenkosten (vooral voor specificaties >30A) en complexe productieprocessen. Deze oplossing maakt gebruik van een vierspelijk manganinen schakelweerstand + geoptimaliseerde signaalverwerkingsketen om extreme kostenbeheersing te bereiken in toepassingsscenario's met grote volumes.

​II. Kernoplossingsontwerp​

1. ​Metingseenheid​
• Precisie vierspelijk manganinen schakelweerstand
• Vervangt de traditionele CT-kern en spoelstructuur.
• Belangrijke parameters: weerstandsbereik 50μΩ-5mΩ (aangepast per stroomwaarde), temperatuurcoëfficiënt <50ppm/°C.
• Vierspelijk structuur elimineert contactweerstandsfout (Kelvin-aansluiting).
2. ​Signaalverwerkingsketen​
• Lage-drift instrumentversterker (INA)
• Maakt gebruik van apparaten met <0,5μV/°C offsetspanningsdrift (bijv. AD8237, INA826).
• Versterkingsfout <0,1%, CMRR >120dB (onderdrukt gemeenschappelijke modus storing).
• Geïntegreerde EMI-filtering vermindert externe schakeling.
3. ​Afzonderingsoptimalisatie​
• Geswitchte condensatorisolator (bijv. ADI isoPower®)
• Vervangt de traditionele magnetische isolatiestructuur van CT's.
• Ondersteunt >5kV DC-isolatiespanning.
• 40% lagere energieverbruik, kost slechts 60% van optokoppeling oplossingen.
4. ​Mechanisch ontwerp​
• Injectiegegoten plastic behuizing
• Schakelt metalen schildlagen en gietproces uit.
• Blijft IP54 beschermingsklasse handhaven (stofbestendig en bestand tegen water spatten).
• Genormaliseerde pluggable terminals voor geautomatiseerde assemblage.

​III. Kostenanalyse (t.o.v. Traditionele Oplossing)​​

​IV. Typische technische specificaties​

• ​Nauwkeurigheid:​​ 1% FS (@25°C), 2% FS (@-40°C~+85°C)
• ​Bandbreedte:​​ DC~50kHz (superieur aan de traditionele CT-limiet van 10kHz)
• ​Genomineerde stroom:​​ 15-300A (>300A wordt aangeraden met parallelle schakelarrays)
• ​Energieverbruik:​​ <15mW (geen zelfverhittingseffect)
• ​Reactietijd:​​ <1μs (aanzienlijk voordeel in overstroombeveiligingsscenario's)

​V. Toepassingsadaptatie​

1. ​Interne meting van slimme meters​
• Geschikt voor energiemeting onder klasse 1.
• Busbar stroomafname (gecombineerd met Σ-Δ ADC).
2. ​Motorsturingssystemen​
• Driefase inverter fase stroomdetectie.
• Kostengevoelige BLDC-regelaars.
3. ​Overstroombeveiligingsapparaten​
• Veiligheidsschakelaar trip stroomdetectie.
• Reactiesnelheid verbeterd met 50x.
4. ​Zonnige omvormers​
• String stroommonitoring (DC-zijde).
• Elimineert het restfluxfoutprobleem van traditionele CT's.

​VI. Implementatiebelangrijk punten​

1. ​Thermisch beheersontwerp​
• Koper stroom warmteafvoer (printplaat fungeert als warmtegeleider).
• Regel om te volgen: ≥4mm² koper stroom per 1A stroom.
2. ​EMC-optimalisatie​
• Differentiële trace lengte matching ≤10mm.
• π-filter aan de voorkant van de instrumentversterker.
3. ​Grootvolume productiecontrole​
• Fully automated laser resistor trimming calibration.
• Temperatuur compensatie coëfficiënt firmware programmering.
• Dynamische belastingstest (vervangt traditioneel brand-in proces).

​Beperkingen van de oplossing:​​

• Niet geschikt voor >600V sterke isolatiescenario's (vereist versterkte isolatieoplossing).
• Significante koperverliezen bij stroom >500A (aanbevolen magnetische oplossing).