Texas Instruments (TI) сегодня было представлено новое семейство датчиков тока с нулевым дрейфом на эффекте Холла. Датчики TMCS1100 и TMCS1101 обеспечивают минимальный дрейф и максимальную точность с течением времени и в диапазоне рабочих температур, обеспечивая при этом надежную изоляцию 3 КВРМ с 8-контактным корпусом SOIC, что особенно важно для высоковольтных систем переменного или постоянного тока, таких как промышленные электроприводы, солнечные инверторы. Точность этих новых устройств устраняет необходимость в калибровке устройств, тем самым сокращая время технического обслуживания оборудования.

“Существует три основных типа топологий измерения изолированного тока для высоковольтных применений: топология усилителя на основе изолированного шунта, магнитный датчик с замкнутым контуром (Холла или вентиля потока) и датчики тока с разомкнутым контуром / встроенные датчики тока на эффекте Холла. TMCS1100/1101 относится к последнему классу датчиков тока с разомкнутым контуром на основе эффекта Холла”, — сказал Чжао Тан (Zhao Tang), менеджер по маркетингу и приложениям для измерения тока Texas Instruments.

Современная сенсорная технология

Постоянный спрос на более высокую производительность промышленных систем подталкивает рынок к решениям, которые обеспечивают более точное измерение тока, а также надежную работу. Опыт TI в области высокоточных аналоговых технологий и технологий изоляции позволил создать TMCS1100 и TMCS1101, предложив инженерам новые системы, которые обеспечивают более быстрое время вывода на рынок.

Системы электроснабжения, такие как источники бесперебойного питания (ИБП) или промышленные преобразователи переменного/постоянного тока, используют коммутационные топологии преобразователей для оптимизации эффективности при преобразовании энергии из сети переменного тока. Для этих систем требуются изолированные измерения тока для получения диагностической информации и контуров управления преобразователем, таких как схемы коррекции коэффициента мощности (PFC) (рис. 1 и 2).

“Для высоковольтных применений необходимо учитывать несколько конструктивных параметров. К ним относятся показатели изоляции, абсолютная точность (смещение, чувствительность, линейность), изменение температуры и времени, размер решения, диапазоны токов, полоса пропускания и время отклика. Благодаря надежной изоляции напряжением 3 кВ и сверхвысокой точности по времени и температуре TMCS1100/1101 позволяет инженерам разрабатывать высоковольтные устройства, такие как промышленные электроприводы, солнечные инверторы и оборудование для накопления энергии”, — сказал Чжао Тан.

Исторически сложилось так, что изолированные измерения с использованием датчиков тока имеют высокое соотношение цены и качества. Датчики тока на эффекте Холла обеспечивают простейшую реализацию без внешних компонентов и улучшенную структуру затрат, но, как правило, не способны обеспечивать измерения с низким дрейфом по температуре. Новые устройства от TI устраняют этот температурный дрейф, сохраняя при этом другие преимущества.

Устройства обеспечивают суммарный дрейф чувствительности к температуре не более 0,45% и максимальный полномасштабный дрейф смещения <0,1%. Кроме того, отклонение чувствительности на 0,5% значительно снижает снижение производительности, связанное со старением системы с течением времени.

“Люди хотят меньший форм-фактор, но громоздкость может быть проблемой с датчиками тока с замкнутым контуром на эффекте Холла, — сказал Чжао Тан. Он продолжил: “Традиционно большими недостатками являются точность и смещение, а при меньших габаритах (8-контактный разъем в корпусе Hall) в некоторых случаях показатели изоляции недостаточны. Это приводит к ограниченному использованию существующих встроенных датчиков тока на эффекте Холла. TMCS1100/1101 обладает лучшей в своем классе точностью (не более 1% в диапазоне температур) и изоляцией при той же занимаемой площади (рабочее напряжение постоянного тока 600 В, диэлектрик 3 кВ или Vrms), что расширяет возможности применения данного типа изделий.”

Изолированные и интегрированные датчики на эффекте Холла всегда играли важную роль в системах высокого напряжения. Сочетание высоких рабочих напряжений с низкой чувствительностью и смещением оказывает значительное влияние на производительность высоковольтных систем для двигателей, управления технологическими процессами, распределенных сенсорных сетей и преобразователей.