第三版用于工业应用领先电流检测方案.PDF

是时候升级你的电流检测技术了 ！ 第三版 用于工业应用的领先电流检测方案 目标应用 •交流和伺服电机驱动器中的电流/电压检测 •太阳能和风力发电机逆变器 •工业过程控制 •数据采集系统 •开关电源信号隔离 •通用模拟信号隔离 •通用变频器 博通（Broadcom ）生产光 （电）耦 （合器）已约 50 年！最初的产品是低速晶 体管输出器件，随着时间的推移发展成具航空航天级可靠性和高数据速率的高性能器件。 在数字信号处理技术和高压电力电子技术齐头并进革命的推动下，对可靠隔离方案的需 求大幅增长。如今，变速驱动器、电动汽车、电磁炉和太阳能逆变器等应用都使用光耦 作为绝缘和隔离的首选方案。 为增强我们的第一代隔离产品，我们最近发布了性能更高、封装更小的新型隔离放 大器（iso-amps ）产品。本手册重点介绍了我们的新产品及其使用的技术，以及它们 可为您带来的好处。 如果您仍在使用传统的电流或电压变送器 ，那么可以考虑在下一个设计中使用博通的 电流/电压检测隔离放大器！ 博通光耦用于电流和电压检测 能够进行电流和电压检测的单一组件 介绍 隔离放大器用于感知（类似变送器的电流和电压）并隔离电压系统。借助分流 电阻，它们通常用于感知和测量三相变频器功率应用中的相电流或直流链路电压，如图 1 所示。 最大 （可测）电流受输入电压范围和分流电阻功耗的限制。输入电压范围为 200mV 时，可轻松实现150A 的感测电流。但如果应用最先进的分流电阻和热管理技 术 ，则可以感测500A 的电流。 模拟部件的响应时间在 1.6μs，而Σ-Δ （sigma-delta ）数字输出部件的时钟频率 范围为20MHz ，速度之快足以在大多数应用中进行故障检测和保护。 图1.三相电机驱动应用中的电压和电流检测 坚固可靠的光隔离技术赋能高的噪声抑制和安全性能 光隔离技术 图2 显示了博通光隔离器的结构。初级侧上的红外 LED 用于通过多层绝缘屏障将信息 传输到电隔离的次级侧的检测器 IC。光隔离技术的使用允许在低功耗和间隔距离之间 进行最佳设计权衡。相对较远的内部间隔距离转而成为高压环境中（共模）噪声抑制和 绝缘能力的关键。 共模噪声抑制 内部隔离和罩裹在检测器 IC 上的法拉第屏蔽将跨接隔离器的耦合电容降低到0.5pF 以 下。这种低电容与电平触发信号和 Σ-Δ 编码相结合，使博通隔离放大器在实际应用中 具有同类产品最佳的噪声抑制性能。 图2. 光隔离器结构 加强绝缘适用于故障安全设计 对长期高压应力的稳健性 由于隔离器通常用于具有特定电气安全要求的应用中，因此通过构造和测试确保产品的 绝缘性能在经受高连续电压或瞬态电压时不会随时间而降低是非常重要的。 本手册中介绍的用于光隔离器绝缘结构的相关老化机制称为局部放电。所有博通隔离放 大器（带060 选项）在额定工作电压和瞬态电压下均进行了100％的局部放电测试。 其它已知的老化机制，例如空间电荷退化（薄旋涂聚酰亚胺）或时间依赖性裂解（SiO2 ） 未被启用或施用于博通光隔离产品。 有关安全和隔离技术的更多信息，请参阅博通白皮书《使用光耦和替代隔离器提供电气 危害防护时的安全考虑》，可在 网站【支持/Support】一栏下的 【产品资源/ Product Resources】选项下找到。 抗ESD 和其它高压瞬变的能力 隔离器的一个重要方面是瞬态电压抑制，不仅在输入和地之间，而且在两个隔离地之间。 博通光耦跨接隔离栅时的浪涌测试、测得为16kV。 LED 的可靠性和质量 博通隔离放大器中使用的 LED 的几何建构使其不会对最终产品的使用寿命造成任何限 制。用于光耦合器的红外LED 技术是博通40 多年来开发的核心竞争力。安华高继续在 内部研发和生产LED ，以保持其技术领先地位、可靠性和质量。隔离放大器的性能和可 靠性取决于优质LED 技术，放大器可提供工业级（105℃和110℃）、汽车级（125℃） 和空间/军用级（密封、125℃）版本。高过采样率的Σ-ΔA-D 转换技术可确保有效分 辨率 Sigma-Delta 技术 隔离放大器使用 Σ-Δ 技术对模拟输入信号进行编码，然后通过绝缘屏障传输信息，见 图 3。数字传输使方案不受工作温度范围内 LED 光输出变化的