Rangkaian Penginderaan dan Pemantauan Arus Presisi menggunakan IC NCS21xR

Jika Anda mencari monitor shunt saat ini atau penguat sensor arus maka Anda telah mendarat di halaman yang tepat.

Monitor shunt saat ini adalah penguat instrumentasi yang merasakan arus melintasi resistor shunt dalam suatu sistem, dan mengubahnya menjadi output sinyal logis untuk memicu perangkat switching seperti relai, transistor atau SCR.

Perangkat switching digunakan baik untuk memotong, atau mematikan penyebab arus naik melintasi resistor shunt, sehingga memastikan perlindungan ke perangkat yang sedang dipantau oleh penguat penginderaan.

Mengapa kita membutuhkan penginderaan saat ini dan di mana kita dapat menggunakan monitor shunt saat ini:

• Manajemen Daya dalam Pengonversi DC-DC dan putus sekolah rendah (LDO) regulator tegangan
• Notebook, tablet, dan perangkat komunikasi lainnya.
• Kendaraan elektrik
• Pengisi Baterai ke pantau pengisian dan pemakaian .
• Untuk menyesuaikan Pemosisian Solenoid yang benar di Sirkuit
• Untuk memantau kebutuhan daya Motor dan mengontrol kecepatan dalam sistem Kontrol Motor.
• Rasakan arus untuk melindungi tiba-tiba yang tidak normal gelombang arus dalam sistem, yang dapat merusak sistem.
• Rasakan aliran arus dan ukur watt melalui watt meter.

Apakah Anda seorang penghobi, teknisi listrik, pelajar, atau insinyur profesional “NCS21xR dan NCV21xR” keluarga IC dari ON Semiconductor adalah solusi terbaik untuk Anda.

Ini adalah output tegangan dan monitor shunt saat ini yang dapat memantau tegangan di resistor shunt.

Terlepas dari catu daya, op amp NCS21 dapat mengukur tegangan dari -0,3 hingga 26V pada mode umum. Untuk mengukur atau merasakan arus dalam rangkaian, Anda memiliki dua opsi:

Penginderaan sisi rendah adalah teknik termudah dan murah di mana Anda dapat menghubungkan yang sederhana penguat operasional .

Itu sirkuit penginderaan saat ini dapat dihubungkan antara beban dan tanah. Dalam penguat operasional terpisah (Op Amp) yang menghubungkan shunt dengan arde mungkin menimbulkan kebisingan, tetapi masalah ini diselesaikan di NCS21xR.

Saat dalam penginderaan arus sisi tinggi, rangkaian monitor harus dihubungkan antara suplai dan beban.

IC NCS21xR sangat membantu untuk merasakan arus dari kedua sisi, teknik sisi tinggi dan sisi rendah.

Seri NCS21xR ICs adalah monitor shunt arus sensitivitas tinggi, yang dapat digunakan untuk aplikasi penginderaan arus yang akurat.

Fitur yang menonjol:

Beberapa fitur utama dari NCS21xR dan NCV IC adalah sebagai berikut:

• Tegangan Operasi + 2.2V hingga + 26V
• Kisaran suhu pengoperasian yang sangat beragam (-40 ° C hingga + 125 ° C)
• Konsumsi Arus 40µA hingga 80µA IC paling sesuai untuk perangkat yang dioperasikan dengan baterai (sensor, notebook, dll.)
• Rentang dinamis output rel-ke-rel (RRO) yang baik untuk amplifier bekerja pada sinyal.
• Penyimpangan offset rendah (0,5 µ V / ° C) menjadikannya ideal untuk berbagai aplikasi presisi dan portabel.
• Membutuhkan tegangan offset yang sangat rendah ± 35 µ V pada masukan agar keluaran menjadi 0.

Fungsi dan Konfigurasi PIN:

NCS21xR dan NVC21xR IC tersedia dalam dua paket konfigurasi, SC70-6 dan UQFN10 seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Pin IN- dan IN + harus dihubungkan melintasi resistor shunt di sirkuit. Pin Vs dan GND adalah untuk catu daya ke IC untuk operasi.

Pin OUT ditujukan untuk sinyal keluaran dari amplifier.

Pin REF harus dihubungkan dengan ground dalam operasi searah dan dalam operasi dua arah REF harus dihubungkan dengan rangkaian referensi tegangan.

Bagaimana memilih resistor Shunt:

Pemilihan resistor shunt adalah faktor kunci untuk mendapatkan pengukuran arus yang tepat.

Akurasi pengukuran arus tergantung pada ukuran dan nilai resistor shunt.

Jika Anda memilih nilai resistor yang lebih besar, Anda mungkin mendapatkan pengukuran yang lebih akurat, tetapi resistansi yang lebih besar dapat menyebabkan kerugian saat ini.

Direkomendasikan oleh pabrikan untuk menggunakan resistor empat terminal.

Ini akan menawarkan 2 terminal untuk jalur arus di sirkuit dan dua terminal untuk jalur deteksi tegangan untuk penguat merasakan.

Operasi Searah:

Dalam operasi searah, arus hanya mengalir dalam satu arah seperti catu daya dan sirkuit pemantauan arus beban. Untuk menghubungkan NCS21 untuk operasi searah, lakukan langkah-langkah berikut:

1. Hubungkan resistansi shunt dan catu daya beban ke pin input diferensial dari IC.
2. Hubungkan pin REF dengan ground.
3. Menyediakan catu daya untuk IC melalui pin Vs dan GND. IC dapat diberi daya dari catu daya terpisah atau catu daya yang sama dari beban.
4. Jika Anda ingin mendeteksi arus hubung singkat pada catu daya beban, maka gunakan catu daya terpisah untuk IC.

Keluaran 1: Jika pin REF di-ground dan tidak ada arus yang melewati resistansi shunt, maka output NCS21xR akan berada dalam 50mV.

Keluaran 2: Ketika ada arus yang melewati resistansi shunt, output akan mencapai 200mV dari tegangan suplai VS.

Operasi Dua Arah:

Dalam monitor shunt arus dua arah, rangkaian beroperasi pada tegangan mode umum negatif dan positif.

Sirkuit monitor shunt arus dua arah digunakan dalam sistem pengisian baterai untuk mendeteksi arus di kedua arah (selama pengisian dan pemakaian).

Output dalam operasi dua arah bervariasi antara tegangan negatif dan positif di sekitar tegangan bias yang diterapkan pada pin REF. Untuk operasi dua arah, pin NCDS21xR harus dihubungkan sebagai berikut:

1. Hubungkan tahanan shunt dan catu daya beban ke pin input diferensial (IN- dan IN +) dari IC
2. Rangkaian referensi tegangan harus dihubungkan ke pin REF, rangkaian harus memiliki impedansi rendah.
3. Pin REF dapat dihubungkan secara seri atau shunt ke referensi tegangan atau langsung ke suplai tegangan apa pun.
4. Menyediakan catu daya untuk IC melalui pin Vs dan GND.

Keluaran: Jika tegangan melebihi tegangan (Vs + 0.3V) pada pin REF, maka akan meneruskan bias dioda yang terhubung antara pin REF dan Vs.

Pemfilteran input dan output:

Pemfilteran sinyal input dan output sangat penting untuk perangkat dan sirkuit komunikasi.

Sinyal diferensial masukan pada tegangan mode umum dapat diperkuat selama penginderaan sisi tinggi.

Perangkat dapat memperkuat tegangan kecil dan kebisingan pada tingkat yang sangat tinggi di seluruh shunt, yang dapat mengakibatkan kesalahan dalam pengukuran arus.

Untuk meningkatkan keakuratan pengukuran perlu dilakukan penyaringan jalur masukan dari penginderaan arus.

Penerapan filter dapat dilakukan dengan menambahkan resistor filter seperti pada gambar.

Pemilihan resistor filter yang salah dapat menyebabkan penguatan yang tidak akurat. Direkomendasikan bahwa nilai resistor masukan harus kurang dari atau sama dengan 10Ω.

Kapasitor dapat ditambahkan agar sesuai dengan konstanta waktu resistor shunt. Untuk menyaring suara frekuensi tinggi, nilai kapasitor harus dinaikkan ke nilai yang menghasilkan penyaringan yang diperlukan.

Transien Melebihi 30 Volt:

NCS21xR menawarkan kemampuan untuk merancang sirkuit untuk aplikasi yang memiliki tegangan mode umum transien lebih dari 30 volt.

UNTUK Dioda zener atau dioda penekan tegangan transien (TVS) dapat ditempatkan dengan resistor input eksternal 10Ω. Anda memiliki dua opsi untuk memperbaiki dioda:

Opsi satu: Perbaiki satu dioda TVS dengan dua dioda melintasi amplifier seperti disorot hijau pada gambar di bawah ini:

Opsi 2: Tambahkan ke dioda TVS seperti yang disorot biru pada gambar di bawah

Mematikan NCS21xR:

UNTUK gerbang logika atau MOSFET saklar daya, atau a penguncian transistor dapat dikonfigurasi dengan pin OUT dari NCS21xR untuk mematikan daya ke IC, dan melindungi sirkuit terkait dari situasi yang terdeteksi saat ini.