一種新型電流隔離檢測(cè)設(shè)計(jì)方案

　　1 引言 

　　近幾年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展和集成控制電路的大量使用，快速、準(zhǔn)確和安全地檢測(cè)系統(tǒng)中各個(gè)電參數(shù)顯得尤為重要。主電路電流的檢測(cè)和保護(hù)電路是影響系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵之一。一般主電路電參數(shù)的檢測(cè)電路需滿足如下兩方面的要求，①高精度和高線性度；②具有電氣隔離功能。

　　目前，市場(chǎng)上有許多電流隔離傳感器供用戶使用，如隔離放大器TPS5904、電流霍爾傳感器等。霍爾傳感器有性能高、可靠性好、測(cè)量精確的優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用范圍比較廣，但是價(jià)格相對(duì)較貴。IR公司推出的IR2175線性電流傳感器，可以精確地檢測(cè)電流信號(hào)，隔離效果好，價(jià)格又便宜。本文采用IR2175來(lái)實(shí)現(xiàn)主電路中電流檢測(cè)和過(guò)流保護(hù)功能的設(shè)計(jì)。

　　2 IR2175簡(jiǎn)介

　　線性電流傳感器IR2175包括電流檢測(cè)和保護(hù)電路，可通過(guò)串聯(lián)在主電路中的檢流電阻對(duì)回路電流進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，不需要A／D轉(zhuǎn)換芯片就能自動(dòng)將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字PWM信號(hào)輸出，其頻率典型值為130kHz，可以直接與處理器相連。同傳統(tǒng)的霍爾電流傳感器相比，IR2175具有溫漂低、數(shù)字PWM輸出、接口電路簡(jiǎn)單、無(wú)需線性隔離光耦及A／D轉(zhuǎn)換器、8腳PDIP或SOIC封裝等優(yōu)點(diǎn)。

　　Ir2175的外形見圖1，其引腳定義如下，其中，高壓端與主電路相連，低壓端與控制電路相連。

　　IR2175的推薦工作參數(shù)如表1所列：

　　IR2175的輸入信號(hào)是回路中檢流電阻上的壓降信號(hào)。IR2175的輸出信號(hào)是頻率為130kHz、占空比隨電流大小變化的PWM信號(hào)。輸出占空比范圍為9％～91％；當(dāng)檢流電阻上的壓降為0時(shí)，輸出信號(hào)的占空比為50％；當(dāng)輸入電壓的變化范圍為-260mV～+260mV時(shí)，對(duì)應(yīng)于輸出電壓的變化范圍為9％～91％。當(dāng)檢流電阻上的壓降大于260mV時(shí)，輸出信號(hào)的占空比保持最大值91％；輸入小于-260mV時(shí)，輸出占空比保持最小值9％。因此，當(dāng)檢流電阻上的壓降超過(guò)-260mV～+260mV時(shí)，輸出信號(hào)就不能反映電流的變化了，此時(shí)，在IR2175的OC端將輸出一個(gè)典型寬度為2μs、低電平有效的過(guò)流信號(hào)。PO是開漏的PWM輸出腳，由于輸出的是數(shù)字信號(hào)，因此很容易和工作電壓為3.3V～15V的控制電路進(jìn)行連接，使用時(shí)需要在PO端接一個(gè)上拉電阻。

　　IR2175的主要特點(diǎn)如下：

　　(1)具有寬度為2μs的過(guò)電流關(guān)斷信號(hào)輸出，可以直接與微處理器或數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行連接；

　　(2)IR2175采用PWM數(shù)字信號(hào)輸出，并且可以采用自舉電源取代專用輔助電源，從而可以有效減小器件尺寸，減少元件數(shù)目；

　　(3)隔離耐壓較高，可以直接與600V電壓的主電路連接。

　　(4)頻帶較寬，當(dāng)輸入在100mV之內(nèi)時(shí)，帶寬典型值為15kHz。