草莓味-当午
电流采样电阻及电路2010-06-29 16:59
三相异步电机电流采样电阻采样电阻又称为电流检测电阻，电流感测电阻，取样电阻，电流感应电阻。英文一般译为Sampling resistor，Current sensing resistor。用简单的话描述就是一个阻值较小的电阻，串联在电路中用于把电流转换为电压信号进行测量。
此类电阻，是按照产品使用的功能来划分电阻。取样电阻功能上就是做为参考，常用在反馈电路里，以稳压电源电路为例，为使输出的电压保持恒定状
常用取样电阻的形式)，如果输出高了，态，要从输出电压取一部分电压做参考(
输入端就自动降低电压，使输出减少;若输出低了，则输入端就自动升高电压，试输出升高。一般使用在电源产品，或者电子，数码，机电产品的电源部分，功能强大。在众多电子产品上均常看到取样电阻。采样电阻一般使用的都是精密电阻，阻值低，精密度高，一般在阻值精密度在?1%以内，更高要求的用途时会采用0.01%精度的电阻。国内工厂生产的大部分都是以锰铜为材质的插件电阻，但是，广大的用户更需要的是贴片的高精密电阻来实现取样功能，这是为了满足产品小型化产品生产的自动化的要求。能够生产在低温度系数，高精密度，超低阻值上做到满足用户要求电阻的厂商在国内是很少的。
一般采样电阻的阻值会选在1欧姆以下，属于毫欧级电阻，但是部分电阻，有个采样电压等要求，必须选择大阻值电阻，但是这样电阻基数大，产生的误差大。这种情况下，需要选择高精度的捷比信电阻，深圳市捷比信科技有限公司专业生产销售电源专用高精密贴片电阻(可到0.01%精度，即万分之一精度)，这样就可以让采样出来的数据非常可信。贴片超低阻值电阻(0.0005欧姆，2毫欧，3毫欧，10毫欧等)，贴片合金电阻，大功率电阻(20W,30W,35W,50W,100W)
等产品，温度系数可达到正负5PPM。
采样电阻和HCPL-7840的连接如图2，采样电阻R1的正端连接到Vin+，采样电阻的负端连接到Vin，把实时的电机电流转化为模拟电压输入芯片;同时Vin和GND1连接，把供电电源的返回路径又作为采样线连接到采样电阻的负端，
因为电机在工作时有很大的电流流过采样线路，电路中的寄生电感会产生很大的电流尖峰，而此种连接能把这些暂态噪声视为共模信号，不会对采样电流信号形成干扰;另外，为消除采样电流输入信号中的高频噪声，采样电阻上采集到的电压信号必须经过由R2及C3组成的低通滤波器进入芯片。采样电阻的选取是根据伺服驱动器的功率范围，选择合适的阻值。采样电阻较大，可使用
7840的整个输入范围，从而提高采样电路的准确性，但是过大的阻值也HCPL-
会带来问题:一方面可采集的电流范围太小，不能发挥出功率器件的最大输出能力;另一方面较大的阻值会使采样电阻上功率损耗比较大，带来严重的发热问题，从而影响电阻的精度和温升系数的非线性，甚至烧毁采样电阻;反之，采样电阻较小，虽然可以提高采样电路的采样能力，采集到较大的电机电流，但过小的采样电阻会使得采样电阻上输出电压减小，从而使得误差偏移量和干扰噪声在信号幅度中所占比重过大，降低采样精度。因此，采样电阻的计算一般是用推荐的输入电压除以正常工作情况下流经采样电阻的峰值电流，然后再乘以一个0.8~0.9的裕量系数。为提高采样电路的快速性和灵敏性，要求采样电阻具有较小的电感值。较小的温度系数，可避免电阻发热影响采样精度;为提高采样电阻的精度及分散功率损耗减少发热，可考虑把几个精密采样电阻并联或串联以抵消阻值的正负误差来提高精度。
其中HCPL-7840是Analog Isolation Amplifier是安捷伦公司的一款集成隔离放大器
电流采样硬件电路如图5所示，R7_1为3m的采样电阻，取其两端的电压输入7860，MC7805给7860输入端提供稳定的5V电源，R9和C4构成RC低通滤波器，经过A/D转换隔离调制输出频率为10MHZ的时钟脉冲和一位数据流，
、SDAT和SCLK三路信号，接入到DSP通过接口芯片0872的转换处理，输出CS
的SPI接口，读取15位的数字量。
HCPL27840芯片是安捷伦公司的一款集成隔离放大器，它有优越的性能,像CMRR、失调电压、非线性度、工作温度范围和工作电压等都有严格的指标。低失调电压和低失调温度系数允许自动校准技术的精确运用。5%的增益容忍度和0.1%的线性度，为精确的负反馈和控制进一步提供性能需求。较宽的温度范围允许HCPL7840被运用于各种恶劣的工作环境。
HCPL-7840包含有一个A/D转换器，同时还匹配有一个D/A转换器，工作原理如图7所示,输入直流信号经过调制器送至编码器量化、编码，在时钟信号控制下，以数码串的形式传送到发光二极管，驱动发光二极管发光。由于电流强度不同，发光强度也不同，在解调端有一个光电管会检测出这一变化，将接收到的光信号转换成电信号，然后送到解码器和D/A转换器还原成模拟信号，经滤波后输出。干扰信号因电流微弱不足以驱动发光二极管发光，因而在解调端没有对应的电信号输出，从而被抑制掉。所以在输出端得到的只是放大了的有效的直流信号。电流采样电路如图8所示，Rsense为3m采样电阻，取其两端的电压输入7840，MC7805给7860输入端提供稳定的5V电源，R5和C3实现RC低通滤波，经过转换隔离调制输出差分电压信号，通过运放MC34081实现差分放大，由于TMS320LF2812的ADC模块要求输入0~3V的单极信号，所以在运放的正相端通过可调电阻接入1.5V的参考电压，即当输入电流为0时，运放输出的电压为1.5V，然后将单极电压信号接入DSP的A/D通道进行转换，获得电流采样值。
汽车专用电流采样电阻
Automotive Grade Current Sensing Chip Resistor
Automotive Grade Current Sensing Chip Resistor
■ Features
-AEC-Q200 Compliance
-Highly reliable multilayer electrode construction -Reduced size of final equipment reliability -3 Watts power rating in 1 Watt size, 1225 package -Low TCR of ±100 PPM/°C
-Resistance values from 1m to 1 ohm
-High purity alumina substrate for high power dissipation -Long side terminations with higher power rating
■ Construction ■ Applications
-Automotive Industry
-Power Management Applications -Switching Power Supply
-Over Current Protection in Audio Applications
-Voltage Regulation Module (VRM)
-DC-DC Converter, Battery Pack, Charger, Adaptor -Automotive Engine Control -Disk Driver
■ Dimensions
Type Size (Inch) L (mm)
W (mm)
T (mm)
D1 (mm)
D2 (mm)
Weight
(g)
(1000pcs)
CS12 (2W)
2512 (10 - 99m? )
0.60±0.30 0.55±0.25 53.08 CS12 (2W)
2512
(100 - 1000m? )
0.60±0.30
2.10±0.10
53.08
Alumina Substrate Edge Electrode (NiCr) Resistor Layer (Ag/Pd) Bottom Electrode (Ag) Barrier Layer (Ni) Primary Overcoat (Glass) Top Electrode (Ag-Pd) External Electrode (Sn) Secondary Overcoat (Epoxy)
Automotive Grade Current Sensing Chip Resistor
■ Part Numbering
■ Recommend Land Pattern
Type A (mm) B (mm) C (mm) CS02 0.50 0.50 0.60±0.2 CS03 0.80 1.00 0.90±0.2 CS05 1.00 1.00 1.35±0.2 CS06 2.00 1.15 1.70±0.2 CS13 2.00 1.15 2.50±0.2 CS10 3.60 1.40 2.50±0.2 CS12 4.90 1.60 3.10±0.2 CS25 2.00 2.00 6.40±0.2 CS37 1.00 1.80 3.90±0.2 CS75 1.00
1.80
7.60±0.2
Type Code 1R0 1.000? R10 0.100? R01 0.010? 101 0.101? 0.035?
Type
Resistance Range
A (mm)
B (mm)
C (mm)
m ? ? ■ Marking for 0603
Automotive Grade Current Sensing Chip Resistor
■ Soldering Condition
IR Reflow Soldering Wave Soldering (Flow Soldering) (1) Time of IR reflow soldering at maximum temperature point 260°C :10s (2) Time of wave soldering at maximum temperature point 260°C :10s (3) Time of soldering iron at maximum temperature point 410°C :5s
■ Standard Electrical Specifications
Automotive Grade Current Sensing Chip Resistor ■ High Power Rating Electrical Specifications
■ Low TCR Electrical Specifications
Operating Voltage=√ (P*R) ; Overload Voltage=2.5*√ (P*R) ; Operating Current=√ (P/R) ■ Viking is capable of manufacturing the optional spec based on customer’s requirement.
Automotive Grade Current Sensing Chip Resistor
■ Environmental Characteristics
Item Requirement Test Method
Temperature Coefficient of Resistance (T.C.R.) As Spec.
JIS C 5201-1 4.8
IEC 60115-1 4.8
-55°C~+125°C, 25°C is the reference temperature ±(0.5%+0.05? )
Short Time Overload
±(1.0%+0.05? ) for high power rating JIS C 5201-1 4.13
IEC 60115-1 4.13
RCWV*2.5 or Max. Overload voltage whichever is lower for 5 seconds
Insulation Resistance ≧ 10G JIS C 5201-1 4.6
IEC 60115-1 4.6
Max. Overload voltage for 1 minute
Endurance ±(1.0%+0.05? ) JIS C 5201-1 4.25
IEC 60115-1 4.25.1
70±2°C, RCWV for 1000 hrs with 1.5 hrs “ON” and 0.5 hrs “OFF”
Biased Humidity ±(1.0%+0.05? ) MIL-STD-202 Method 103
1000 hrs 85°C/85%RH 10% of operating power.
High Temperature Exposure ±(0.5%+0.05? ) MIL-STD-202 Method 108 at +155°C for 1000 hrs
Bending Strength ±(1.0%+0.05? ) JIS C 5201-1 4.33
IEC 60115-1 4.33
Bending once for 5 seconds
2010, 2512 sizes: 2mm Other sizes: 3mm
Solderability 95% min. coverage JIS C 5201-1 4.17 IEC 60115-1 4.17 245±5°C for 3 seconds
Resistance to Soldering Heat ±(0.5%+0.05? ) JIS C 5201-1 4.18 IEC 60115-1 4.18 260±5°C for 10 seconds
Voltage Proof No breakdown or flashover JIS C 5201-1 4.7
IEC 60115-1 4.7
1.42 times Max. Operating Voltage for 1 minute
Leaching Individual leaching area ≦ 5%
Total leaching area ≦ 10%
JIS C 5201-1 4.18 IEC 60068-2-58 8.2.1 260±5°C for 30 seconds
Temperature Cycling ±(0.5%+0.05? ) JESD22 Method JA-104 -55°C to +125°C, 1000 cycles
Mechanical Shock ±(0.25%+0.05? ) MIL-STD-202 Method 213
Wave Form: Tolerance for half sine shock pulse. Peak value is 100g’s. Normal duration (D) is 6.
Vibration ±(0.5%+0.05? ) MIL-STD-202 Method 204
5 g’s for 20 min., 12 cycles each of 3 orientations, 10-2000 Hz
ESD ±(1%+0.05? ) AEC-Q200-002 Human body, 2KV
Flame Retardance Not flame AEC-Q200-001
Temperature sensing at 500℃ , voltage power subjected to 32VDC current clamped up to 500ADC and decreased in 1.0VDC/hour.
Resistance to solvents Marking Unsmeared MIL-STD-202 Method 215
Add Aqueous wash chemical - OKEM Clean or equivalent. Do not use banned solvents.
Automotive Grade Current Sensing Chip Resistor
Item
Requirement
Test Method
Terminal strength No broken
AEC-Q200-006
Force of 1.8kg for 60 seconds.
Flammability
No ignition of the tissue paper or scorching or the pinewood board
UL-94
V-0 or V-1 are acceptable. Electrical test not required.
RCWV(Rated continuous working voltage)=√ (P*R) or Max. Operating voltage whichever is lower.
■ Storage Temperature: 25±3°C; Humidity <>
▓ Packaging
Type
ΦA (mm)
ΦB (mm)
ΦC (mm)
W (mm)
T (mm)
Paper Tape (EA)
Emboss Plastic Tape (EA)
- - - -
- -
CS12 (2W)
178.0±1.0
60.0+1.0
- - -
Automotive Grade Current Sensing Chip Resistor
Type
A (mm)
B (mm)
W (mm)
E (mm)
F (mm) P0 (mm) P1 (mm) P2 (mm)
ΦD 0 (mm)
T (mm)
3.50±0.054.00±0.102.00±0.050.45±0.103.50±0.054.00±0.104.00±0.050.70±0.103.50±0.054.00±0.104.00±0.050.85±0.103.50±0.054.00±0.104.00±0.050.85±0.103.50±0.05
4.00±0.10
4.00±0.05
0.85±0.10
Type
A
(mm)
B (mm)
W (mm)
E (mm)
F (mm)
P 0 (mm)
P 1 (mm)
P 2 (mm)
ΦD 0 (mm)
T (mm)
5.5±0.054.00±0.054.00±0.101.00±0.205.5±0.054.00±0.054.00±0.101.00±0.203.38±0.10 5.5±0.104.00±0.104.00±0.101.45±0.205.5±0.104.00±0.104.00±0.101.45±0.205.5±0.054.00±0.054.00±0.101.20±0.207.8±0.05
4.00±0.054.00±0.101.20±0.20
Top Tape
1 1.4Min.
T op Tape
B ottom Tape
大电流恒流源的采样电阻
大电流恒流源的采样电阻 大电流恒流源的采样电阻
大电流恒流源的采样电阻
采样电阻主要有两种形式，一个是标准分流器，另一个是标准电阻，其实都是差不多的东西，都是小阻值、大功率精密电阻。
我们知道，电阻的功率与电阻成正比，与电流的平方成正比。电流一大，功率迅速增加，而标准电阻都很怕热的，这就矛盾起来，造成要么很大个头的标准电阻但电流并不大，或则等级比较差。解决问题的方法，就是采用特殊材料和工艺，尽量减少电阻的功率系数。
所谓功率系数，有时也叫负载系数，就是有了功率负载后，电阻变化情况，一般以每瓦ppm来表示。这个与温度系数还不完全一样，温度系数主要是外界温度变化但电阻中的功率不大时的电阻变化，而功率系数是自身产热而造成的电阻变化，此时可能有负载不均、局部过热的现象产生。
对于不同的恒流电流，要选择合适的采样电阻。阻值的选择主要涉及两个矛盾的侧面:
一个是功率，不能太大，否则发热后变化大。必须大功率的，要保证体积、散热。对于标准电阻，BZ3尽管个头大，但最大功率只有1W。BZ6是3W，4223是10W已经很大了。对于传统分流器，压降小(50mV-75mV)，因此电流要比较大功率才能上去，有优势。但对于标准分流器，压降比较高，大电流的功耗就很大了。例如Fluke的 A40B-100A，0.8V压降，功率80W～
另一个是矛盾的侧面是压降，不能太小，否则因为热电动势和放大不利的原因，测试不准，短稳变差。如果按照热电动势+噪音等因素为1uV计算，对于50mV的量程为20ppm，不小了，因此50mV太低，要500mV才算比较大的电压，影响2ppm。但如果按照高稳3458A的规格，100mV可以测试到8ppm，50mV可以测试到11ppm，甚至20mV也可以测试到20ppm，因此小电压的条件也可以适当放宽。
上表，背景黄色区域为边缘区域，可以选择但有困难，红色区域不适合选择，无色的可以选择，粗体为建议选择。
10A，可以选择0.01欧，压降0.1V、功率1W
20A，也以选择0.01欧，压降0.2V、功率4W偏大。也可以选择0.001欧，此时压降0.02V偏小
25A，可以选择0.001欧，此时压降0.025V偏小，但功率合适。选择0.01欧则功率偏大，除非有措施。
50A，可以选择0.001欧，此时压降0.05V比较合适了，功率2.5W合适。 100A，选择0.001欧，此时压降0.1V合适，功率10W偏大，但没有办法。 200A，只能选择0.001欧，此时压降0.02V很小但没有办法，功率4W合适。 250A，只能选择0.001欧，此时压降0.025V偏小但没有办法，功率6.25W合适。500A，只能选择0.001欧，此时压降0.05V合适，功率25W偏大，必须采取相应措施。
1000A，有难度。
可以看出，这种10进的电阻，在大电流下分级太粗，选小一级的电压太小，选大一级的功率太大。因此，如果DIY的话，可以选择中间阻值的，例如0.002欧、0.0025欧、0.003欧、0.005欧等，无需拘泥与10进整数。
另外，做一个更直观的选择图:
其中每组电流用不同颜色表示，每组两根线，分别代表功率和电压。 功率曲线和电压曲线越接近，就越好选择，四边形代表可以选择的区域。
，选择功率在1W附近、电压在0.1V附近，即电阻0.01欧附近。商品蓝色10A
的有选择更大的，不推荐。
天蓝色30A，选择0.002欧到0.005欧合适，最好0.003欧，此时电压0.1V、功率3W。
红色100A，可以选0.0005欧到0.001欧之间，此时电压50mV到100mV，功率5W到10W。
绿色300A，0.15mR到0.3mR合适，电压45mV到100mV，功率14W到27W，比较大了。
黑色1000A，0.02mR到0.03mR合适，电压20mV到50mV，功率20W到50W。
另一个图表，根据采样电压放大误差、热电误差、发热温漂误差综合因素选择了采样电阻后，得到采样电压、功率、合计偏差
可见随着电流的增大，采样电阻急剧减小，功率成比例增大，采样电压缓慢减少。
普通分流器一般是有标准压降，例如我国的是75mV，国外也有50mV和60mV的，此种分流器大量存在，等级0.5的为多，算不上精密，不属于此处描述之列。
标准分流器，压降一般比较大，早先的甚至达到1V，现在有所降低。测试标准分流器都是在标准电流下，等到足够长的时间(例如30分钟)，让自热温升达到平衡后，才测试的。
小阻值标准电阻，是设计成小功率下工作的。例如国产的BZ3，额定功率0.1W、最大1W。有0.1欧、0.01欧和0.001欧三只，额定电流分别是1A、3.3A和10A，最大电流分别是3A、10A和33A。因此，测试标准电阻，为了避免温升，测试要尽快进行。
国产的还有BZ10，与BZ3类似。国产还有一种BZ6，体积大很多，额定1W，最大3W是BZ3的3倍，0.1欧、0.01欧和0.001欧的最大电流分别是5.5A、17A和55A
上海迪一仪表有限公司有一款BZ6的改进型叫BZ6C，看性能不错，控温型，
50ppm，最大可达10W:
http://www.22818881.cn/threestyle/22818881/product/7118807.html
L N也有一款检流电阻4223，最大电流可以达到100A(最大功率10W) (4221:0.1欧，42
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lymex 回帖于2011-07-24 15:09
金属贴片电流采样电阻CSM系列
Current Sensing Metal Chip Resistor
■ Features
-SMD Type designed for automatic insertion -High power rating in small size
-Low resistance resistor for current detection
-Metal foil construction ensures high reliability and performance with very low and stable TCR -Designed for current sense circuits in power electronic systems -Pb-Free to meet RoHS requirements
■ Construction ■ Applications
-Power Management Applications -Switching Power Supply
-Over Current Protection in Audio Applications -Voltage Regulation Module (VRM)
-DC-DC Converter, Battery Pack, Charger, Adaptor
■ Dimensions
Type
Size
(Inch)
(m? )
L (mm) W (mm) T (mm)
D1 (mm)
D2
(mm)
10 - 29 1.55±0.10 0.85±0.10
30 - 100
1.55±0.10 0.85±0.10
10 - 29 2.00±0.15 1.25±0.15 30 - 100 2.00±0.15 1.25±0.15 10 - 29 3.05±0.15 1.55±0.15 30 - 100 3.05±0.15 1.55±0.15 10 - 29 5.00±0.20 2.50±0.20 30 - 100 5.00±0.20 2.50±0.20 10 - 29 6.30±0.20 3.15±0.20 30 - 100
6.30±0.20
3.15±0.20
Alumina Substrate Barrier Layer (Ni) Primary Overcoat (Epoxy) Bottom Electrode (Cu) External Electrode (Sn) l Marking (Epoxy) Top Electrode (NiCr) Adhesive (Acrylic) Edge Electrode (NiCr) Resistor Layer (Alloy)
■ Part Numbering
■ Recommend Land Pattern ■ Derating Curve
Type
Resistance Range
A (mm)
B (mm)
C (mm)
10-29m ? 0.40 1.20 0.9 CSM03
30-100m ?
0.70 1.05 0.9 10-29m ? 0.80 1.10 1.35 CSM05
30-100m ?
1.00 1.00 1.35 10-29m ? 0.9 1.70 1.70 CSM06
30-100m ?
1.50 1.40 1.70 10-29m ? 1.70 2.35 2.50 CSM10
30-100m ?
2.80 1.80 2.50 10-29m ? 2.30 2.90 3.10 CSM12
30-100m ?
3.60
2.25
3.10
Type
Code
R10 0.100Ω R01 0.010Ω 101 0.101Ω 0.035Ω
■ Marking for 0603
■ Soldering Condition
IR Reflow Soldering Wave Soldering (Flow Soldering) (1) Time of IR reflow soldering at maximum temperature point 260°C :10s (2) Time of wave soldering at maximum temperature point 260°C :10s (3) Time of soldering iron at maximum temperature point 410°C :5s
■ Standard Electrical Specifications
Operating Voltage=√ (P*R) ; Overload Voltage=2.5*√ (P*R) ; Operating Current=√ (P/R) Viking is capable of manufacturing the optional spec based on customer’s requirement
■ Environmental Characteristics
Item Requirement
Test Method
Temperature Coefficient of Resistance (T.C.R.) As Spec.
JIS-C-5201-1 4.8
IEC-60115-1 4.8
-55°C~+125°C, 25°C is the reference temperature
Short Time Overload ±(0.5%+0.05? ) JIS-C-5201-1 4.13 IEC-60115-1 4.13
5 X Rated Power for 5 seconds
Insulation Resistance ≧ 10G JIS-C-5201-1 4.6
IEC-60115-1 4.6
Max. Overload voltage for 1 minute
Endurance ±(1.0%+0.05? ) JIS-C-5201-1 4.25
IEC-60115-1 4.25.1
70±2°C, RCWV for 1000 hrs with 1.5 hrs “ON” and 0.5 hrs “OFF”
Damp Heat with Load ±(1.0%+0.05? ) JIS-C-5201-1 4.24
40±2°C, 90~95% R.H., RCWV for 1000 hrs with 1.5 hrs “ON” and 0.5 hrs “OFF”
Dry Heat ±(0.5%+0.05? ) JIS-C-5201-1 4.23 IEC-60115-1 2.23.2 at +155°C for 1000 hrs
Bending Strength ±(1.0%+0.05? ) JIS-C-5201-1 4.33
IEC-60115-1 4.33
Bending once for 5 seconds with 3mm 2010, 2512 sizes: 2mm
Solderability 95% min. coverage JIS-C-5201-1 4.17 IEC-60115-1 4.17 245±5°C for 3 seconds
Resistance to Soldering Heat ±(0.5%+0.05? ) JIS-C-5201-1 4.18 IEC-60115-1 4.18 260±5°C for 10 seconds
Voltage Proof No breakdown or flashover JIS-C-5201-1 4.7
IEC-60115-1 4.7
1.42 times Max. Operating Voltage for 1 minute
Leaching Individual leaching area ≦ 5%
Total leaching area ≦ 10%
JIS-C-5201-1 4.18 IEC-60068-2-58 8.2.1 260±5°C for 30 seconds
Rapid Change of Temperature ±(0.5%+0.05? ) JIS-C-5201-1 4.18
IEC-60115-1 4.18
-55°C to +155°C, 5 cycles
RCWV(Rated continuous working voltage)=√ (P*R) or Max. Operating voltage whichever is lower.■ Storage Temperature: 25±3°C; Humidity <>
▓ Packaging
Type
A (mm)
B (mm)
W (mm)
E (mm)
F (mm) P0 (mm) P1 (mm) P2 (mm)
ΦD 0 (mm)
T (mm)
3.50±0.054.00±0.104.00±0.050.70±0.103.50±0.054.00±0.104.00±0.050.85±0.103.50±0.05
4.00±0.10
4.00±0.05
0.85±0.10
Type
A
(mm)
B (mm)
W (mm)
E (mm)
F (mm) P 0 (mm)
P 1 (mm)
P 2 (mm)
ΦD 0 (mm)
T (mm)
5.5±0.054.00±0.054.00±0.101.00±0.205.5±0.05
4.00±0.054.00±0.101.00±0.20
Type
ΦA (mm)
ΦB (mm)
ΦC (mm)
W (mm)
T (mm)
Paper Tape (EA)Emboss
Plastic Tape
(EA) - - -
15.5±1.015.5±1.0
Top Tape
1 1.4Min.
Top Tape
B ottom Tape
三电阻采样相电流重构
PWM 逆变器三电阻电流采样及重构相电流的仿真报告 1 三电阻电流采样方案
对于某些特定场合, 为降低检测电动机相电流的成本, 可以采用逆变器下桥 臂分别串联三个采样电阻, 通过采样电阻采集到的相关信息来合成电机定子三相 电流的采样方案。这样,可以省去电机定子侧的三个电流传感器。如图 1所示, 为由 6个 IGBT 模块构成的三相逆变器的主电路,下桥臂的三个电阻 R1, R2, R3为采样电阻, 左侧为直流电源。 为减少采样电阻对逆变器的影响, 采样电阻的阻 值一般取得比较小。
图 1 三相逆变器电路
2 相电流重构原理分析
由于三相逆变电路每一桥臂的上下两个 IGBT 的开通和关断是互补的,则每 一桥臂的上下桥臂的控制信号也应均是互补输出。不妨设任一 IGBT 开通时为状 态“ 1” ,关断时为状态“ 0” 。由于三相对称,此处仅分析 A 相的电流重构方法, 其余两相可以类似分析。如图 2所示,当 IGBT2导通时, IGBT1必然关断,此时 的电流流向如图 2中的箭头所示。
由图 2分析可知,此时通过 R1的电流与 A 相电流大小相等,方向相反。因 此, 可以在 IGBT2导通的时候进行电流的采样, 将此时采样到的电流进行取反就 能得到此时 A 相的电流。 由于 IGBT2的开关频率非常高, 从而导致采样频率也远 远大于相电流频率。 根据采样定理的相关知识可知, 此时可以根据采样电流的值 恢复出 A 相电流的值。
图 2 IGBT2导通 IGBT1关断时的电流流向
3 相电流重构的 MATLAB 仿真
基于 MATLAB/SIMULINK的系统结构图如图 3所示,此次仿真的实验数据:鼠笼式异步电机额定功率为 7500W ,额定电压为 400,额定频率采用电网频率 50HZ, 极数为 2; SVPWM 模块采用内部发生方式,开关模式模式为 1,即经典的 七段式;采样电阻为 0.015Ω。
图 3 系统结构框图 采样电路如图 4所示,将采样电阻采集到的电压信号除以 R1的值还原成电 流值, 然后通过采样子系统, 将电流还原成相电流。 采样子系统的具体工作原理 为:将 PWM2输入到 sample&hold模块的第二输入端,
用于判断 IGBT2是否开通。 将还原出的采样电流输入到 sample&hold模块的第一个输入端, 当 IGBT2开通时, PWM2=1, sample&hold模块采集并保持第一输入端的值,同时由输出端输出采 集到的信号。当 IGBT2=0时, sample&hold模块第一输入端关闭,输出上一时刻 采集到的信号值。 采样并保持模块输出的信号存在大量纹波, 还应进行滤波处理。 滤波后, 对信号进行取反就可以较准确的还原出相电流的波形。 仿真的整体电路 如图 5所示。
图 4 采样电路
图 5 整体仿真电路
4 仿真结果及分析
按整体仿真电路搭建好电路, 并进行相关参数的设定, 就可以运行仿真并观 察仿真结果。 为方便做出比较, 实验中把采集到的电压信号变换成了相应的电流 信号。图 6是 A 相电流的实际情况,图 7为下桥臂采样合成后的电流。对比图 6和图 7的电流信号可知,两者波形基本相同。当把两者放置到同一坐标系下时, 更能体现出该方法的可行性及正确性,如图 8所示,图中黄色曲线为实际电流, 黑色曲线为重构电流。
图 6 逆变器实际输出电流
图 7 下桥臂采样重构电流
图 8 实际电流与重构电流比较
5 总结
本次仿真采用的三电阻采样及重构相电流的方法,通过对逆变器下桥臂三 电阻的采样实现了相电流的重构, 仅对某下桥臂的电阻进行采样, 就能实现对应 相电流的重构。 该方法结构简单, 易于实现, 可操作性强, 成本也比直接检测低。 仿真结果表明, 重构的相电流能有效的还原出实际相电流, 从而验证了该方法的 准确性及有效性。
