Circuito di rilevamento e monitoraggio della corrente di precisione con IC NCS21xR

Se stai cercando monitor shunt di corrente o amplificatori di rilevamento della corrente, sei arrivato alla pagina giusta.

Current shunt monitor è un amplificatore di strumentazione che rileva la corrente attraverso un resistore shunt in un sistema e lo converte in un'uscita di segnale logico per attivare un dispositivo di commutazione come un relè, un transistor o un SCR.

Il dispositivo di commutazione viene utilizzato per interrompere o arrestare la causa della corrente in aumento attraverso il resistore di shunt, garantendo così protezione al dispositivo che viene monitorato dall'amplificatore di rilevamento.

Perché abbiamo bisogno del rilevamento della corrente e dove possiamo utilizzare i monitor shunt di corrente:

• Gestione energetica in Convertitori DC-DC e basso dropout (LDO) regolatori di tensione
• Notebook, tablet e altri dispositivi di comunicazione.
• Veicoli elettrici
• Caricabatterie a monitorare la carica e scarica .
• Per regolare il corretto posizionamento del solenoide nei circuiti
• Per monitorare i requisiti di alimentazione del motore e controllare la velocità nel sistema di controllo del motore.
• Sente la corrente per proteggere un improvviso anomalo aumento di corrente nel sistema, che potrebbe danneggiare il sistema.
• Rileva il flusso di corrente e misura la potenza tramite wattmetro.

Che tu sia un hobbista, un elettricista, uno studente o un ingegnere professionista, il 'NCS21xR e NCV21xR' famiglia di circuiti integrati di ON Semiconductor sono la soluzione migliore per te.

Questi sono i monitor di uscita di tensione e di shunt di corrente che possono monitorare le tensioni attraverso il resistore di shunt.

Indipendentemente dall'alimentazione, l'amplificatore operazionale NCS21 può misurare la tensione da -0,3 a 26 V in modalità comune. Per misurare o rilevare la corrente in un circuito hai due opzioni:

Il rilevamento laterale basso è la tecnica più semplice ed economica in cui è possibile collegare un semplice amplificatore operazionale .

Il circuito di rilevamento della corrente può essere collegato tra il carico e la massa. Negli amplificatori operazionali discreti (Op Amp) il collegamento dello shunt con la terra può introdurre il rumore, ma questo problema è stato risolto in NCS21xR.

Durante il rilevamento della corrente lato alto, il circuito del monitor deve essere collegato tra l'alimentazione e il carico.

Il circuito integrato NCS21xR è molto utile per rilevare la corrente da entrambe le tecniche, lato alto e lato basso.

I circuiti integrati NCS21xR sono monitor shunt di corrente ad alta sensibilità, che possono essere utilizzati per applicazioni di rilevamento della corrente accurate.

Le caratteristiche più importanti:

Di seguito sono riportate alcune caratteristiche chiave dei circuiti integrati NCS21xR e NCV:

• Tensioni di esercizio da + 2,2 V a + 26 V.
• Intervallo di temperatura di esercizio molto vario (da -40 ° C a + 125 ° C)
• Consumo di corrente Da 40µA a 80µA IC più adatto per dispositivi a batteria (sensori, notebook ecc.)
• Una buona gamma dinamica dell'uscita rail-to-rail (RRO) per far funzionare l'amplificatore sui segnali.
• La bassa deriva dell'offset (0,5 µ V / ° C) lo rende ideale per una varietà di applicazioni portatili e di precisione.
• Richiede una tensione di offset molto bassa ± 35 µ V in ingresso per fare in modo che l'uscita sia 0.

Funzionalità e configurazione del PIN:

I circuiti integrati NCS21xR e NVC21xR sono disponibili in due pacchetti di configurazione, SC70-6 e UQFN10 come mostrato nell'immagine.

I pin IN- e IN + devono essere collegati attraverso il resistore shunt nel circuito. I pin Vs e GND servono per l'alimentazione dell'IC per il funzionamento.

Il pin OUT è designato per il segnale di uscita dall'amplificatore.

Il pin REF deve essere collegato a massa nel funzionamento unidirezionale e nel funzionamento bidirezionale REF deve essere collegato al circuito di riferimento della tensione.

Come selezionare la resistenza di shunt:

La selezione del resistore di shunt è il fattore chiave per ottenere la misura precisa della corrente.

La precisione della misurazione della corrente dipende dalle dimensioni e dal valore del resistore di shunt.

Se si seleziona il valore maggiore del resistore, è possibile ottenere una misurazione più accurata, ma la resistenza maggiore potrebbe introdurre le perdite di corrente.

Si consiglia dal produttore di utilizzare la resistenza a quattro terminali.

Offrirà 2 terminali per il percorso della corrente nel circuito e due terminali per il percorso di rilevamento della tensione per il rilevamento dell'amplificatore.

Funzionamento unidirezionale:

Nel funzionamento unidirezionale la corrente scorre solo in una direzione come gli alimentatori e i circuiti di monitoraggio della corrente di carico. Per collegare l'NCS21 per il funzionamento unidirezionale, procedere come segue:

1. Collegare la resistenza di shunt e l'alimentazione del carico ai pin di ingresso differenziale dell'IC.
2. Collegare il pin REF con la massa.
3. Fornire alimentazione per IC tramite Vs e GND pin. Il circuito integrato può essere alimentato da un alimentatore separato o dalla stessa alimentazione del carico.
4. Se si desidera rilevare la corrente di cortocircuito sull'alimentazione del carico, utilizzare l'alimentatore separato per l'IC.

Uscita 1: Se il pin REF è collegato a terra e non vi è corrente che passa attraverso la resistenza shunt, l'uscita dell'NCS21xR sarà entro 50 mV.

Uscita 2: Quando c'è corrente che passa attraverso la resistenza di shunt, l'uscita sarà fino a 200 mV della tensione di alimentazione applicata VS.

Funzionamento bidirezionale:

Nel monitoraggio dello shunt di corrente bidirezionale, il circuito funziona a tensioni di modo comune sia negative che positive.

I circuiti di monitoraggio dello shunt di corrente bidirezionale vengono utilizzati nel sistema di ricarica della batteria per rilevare la corrente in entrambe le direzioni (durante la carica e la scarica).

L'uscita nel funzionamento bidirezionale varia tra tensioni negative e positive attorno a una tensione di polarizzazione applicata al pin REF. Per il funzionamento bidirezionale i pin di NCDS21xR devono essere collegati come segue:

1. Collegare la resistenza di shunt e l'alimentazione del carico ai pin di ingresso differenziale (IN- e IN +) dell'IC
2. Il circuito di riferimento della tensione deve essere collegato al pin REF, il circuito deve essere a bassa impedenza.
3. Il pin REF può essere collegato in serie o shunt al riferimento di tensione o direttamente a qualsiasi alimentazione di tensione.
4. Fornire alimentazione per IC tramite Vs e GND pin.

Produzione: Se la tensione supera la tensione (Vs + 0.3V) sul pin REF, allora polarizzerà in avanti il ​​diodo collegato tra i pin REF e Vs.

Filtraggio di input e output:

Il filtraggio del segnale di ingresso e di uscita è molto importante per i dispositivi e i circuiti di comunicazione.

I segnali differenziali di ingresso alla tensione di modo comune possono essere amplificati durante il rilevamento del lato alto.

I dispositivi possono amplificare le piccole tensioni e il rumore a un livello molto alto attraverso lo shunt, il che può causare un errore nella misurazione della corrente.

Per migliorare la precisione della misurazione è necessario filtrare il percorso di ingresso del rilevamento di corrente.

L'implementazione dei filtri può essere eseguita aggiungendo la resistenza del filtro come mostrato in figura.

La selezione sbagliata del resistore del filtro può portare a un guadagno impreciso. Si raccomanda che il valore del resistore di ingresso sia inferiore o uguale a 10Ω.

È possibile aggiungere un condensatore per abbinare la costante di tempo del resistore di shunt. Per filtrare un rumore ad alta frequenza, il valore del condensatore dovrebbe essere aumentato a un valore che fornisca il filtraggio richiesto.

Transitori superiori a 30 Volt:

NCS21xR offre la capacità di progettare il circuito per le applicazioni con tensioni transitorie di modo comune superiori a 30 volt.

PER Diodo Zener o i diodi di soppressione della tensione transitoria (TVS) possono essere posizionati con un resistore di ingresso esterno da 10Ω. Hai due opzioni per riparare i diodi:

Opzione uno: fissare un singolo diodo TVS con due diodi sull'amplificatore come evidenziato in verde nella figura sottostante:

Opzione 2: aggiungere ai diodi TVS come evidenziato in blu nella figura sottostante

Spegnimento dell'NCS21xR:

PER porta logica o MOSFET interruttore di alimentazione o a transistor latching può essere configurato con il pin OUT dell'NCS21xR per interrompere l'alimentazione all'IC e salvaguardare i circuiti associati dalla situazione di sovracorrente rilevata.