Circuit de détection et de surveillance de courant de précision utilisant IC NCS21xR

Si vous recherchez des moniteurs shunt actuels ou des amplificateurs de détection de courant, vous avez atterri sur la bonne page.

Le moniteur de shunt de courant est un amplificateur d'instrumentation qui sent le courant à travers une résistance shunt dans un système, et la convertit en une sortie de signal logique pour déclencher un dispositif de commutation tel qu'un relais, un transistor ou un SCR.

Le dispositif de commutation est utilisé soit pour couper, soit pour arrêter la cause du courant croissant à travers la résistance de shunt, assurant ainsi la protection du dispositif qui est surveillé par l'amplificateur de détection.

Pourquoi nous avons besoin de la détection de courant et où nous pouvons utiliser les moniteurs shunt actuels:

• Gestion de l'alimentation dans Convertisseurs DC-DC et faible décrochage (LDO) régulateurs de tension
• Ordinateur portable, tablettes et autres appareils de communication.
• Véhicules électriques
• Chargeurs de batterie pour surveiller la charge et la décharge .
• Pour ajuster le positionnement correct du solénoïde dans les circuits
• Pour surveiller les besoins en puissance du moteur et contrôler la vitesse dans le système de contrôle du moteur.
• Détectez le courant pour protéger un soudain anormal surtension dans le système, ce qui peut endommager le système.
• Détectez le flux de courant et mesurez la puissance via un wattmètre.

Que vous soyez amateur, électricien, étudiant ou ingénieur professionnel, le «NCS21xR et NCV21xR» la famille de circuits intégrés d'ON Semiconductor est la meilleure solution pour vous.

Ce sont les moniteurs de sortie de tension et de shunt de courant qui peuvent surveiller les tensions aux bornes de la résistance de shunt.

Indépendamment de l'alimentation, l'ampli opérationnel NCS21 peut mesurer la tension de -0,3 à 26V en mode commun. Pour mesurer ou détecter le courant dans un circuit, vous avez deux options:

La détection du côté bas est la technique la plus simple et la moins coûteuse où vous pouvez connecter un simple amplificateur opérationnel .

Le circuit de détection de courant peut être connecté entre la charge et la terre. Dans les amplificateurs opérationnels discrets (amplificateur opérationnel), la connexion du shunt à la terre peut introduire du bruit, mais ce problème est résolu dans NCS21xR.

Pendant la détection de courant côté haut, le circuit de surveillance doit être connecté entre l'alimentation et la charge.

Le circuit intégré NCS21xR est très utile pour détecter le courant provenant des techniques du côté haut et du côté bas.

Les circuits intégrés NCS21xR sont des moniteurs de shunt de courant haute sensibilité, qui peuvent être utilisés pour des applications de détection de courant précises.

Principales caractéristiques:

Certaines fonctionnalités clés des circuits intégrés NCS21xR et NCV sont les suivantes:

• Tensions de fonctionnement + 2,2 V à + 26 V
• Plage de températures de fonctionnement très variée (-40 ° C à + 125 ° C)
• Consommation de courant 40µA à 80µA IC le mieux adapté aux appareils fonctionnant sur batterie (capteurs, ordinateur portable, etc.)
• Une bonne plage dynamique de sortie rail à rail (RRO) pour que l'amplificateur fonctionne sur les signaux.
• La faible dérive de décalage (0,5 µ V / ° C) en fait une solution idéale pour une variété d'applications de précision et portables.
• Nécessite une tension de décalage très faible ± 35 µ V à l'entrée pour que la sortie soit à 0.

Fonctionnalités et configuration du code PIN:

Les CI NCS21xR et NVC21xR sont disponibles dans deux packages de configuration, SC70-6 et UQFN10, comme indiqué sur l'image.

Les broches IN- et IN + doivent être connectées aux bornes de la résistance shunt du circuit. Les broches Vs et GND servent à alimenter le circuit intégré pour le fonctionnement.

La broche OUT est désignée pour le signal de sortie de l'amplificateur.

La broche REF doit être connectée à la terre en fonctionnement unidirectionnel et en fonctionnement bidirectionnel REF doit être connecté au circuit de référence de tension.

Comment sélectionner la résistance shunt:

La sélection de la résistance shunt est le facteur clé pour obtenir la mesure précise du courant.

La précision de la mesure du courant dépend de la taille et de la valeur de la résistance shunt.

Si vous sélectionnez la plus grande valeur de résistance, vous obtiendrez peut-être la mesure la plus précise, mais la plus grande résistance pourrait entraîner des pertes de courant.

Il est recommandé par le fabricant d'utiliser la résistance à quatre bornes.

Il offrira 2 bornes pour le chemin de courant dans le circuit et deux bornes pour le chemin de détection de tension pour que l'amplificateur détecte.

Fonctionnement unidirectionnel:

En fonctionnement unidirectionnel, le courant ne circule que dans une direction comme les alimentations et les circuits de surveillance du courant de charge. Pour connecter le NCS21 pour un fonctionnement unidirectionnel, procédez comme suit:

1. Connectez la résistance de shunt et l'alimentation de charge aux broches d'entrée différentielles du CI.
2. Connectez la broche REF à la terre.
3. Fournit une alimentation pour IC via la broche Vs et GND. L'IC peut être alimenté à partir d'une alimentation séparée ou de la même alimentation de la charge.
4. Si vous souhaitez détecter un courant de court-circuit sur l'alimentation de charge, utilisez l'alimentation séparée pour le circuit intégré.

Sortie 1: Si la broche REF est mise à la terre et qu'aucun courant ne traverse la résistance shunt, la sortie du NCS21xR sera à moins de 50 mV.

Sortie 2: Lorsqu'il y a du courant traversant la résistance shunt, la sortie sera jusqu'à 200 mV de la tension d'alimentation appliquée VS.

Fonctionnement bidirectionnel:

Dans le moniteur de shunt de courant bidirectionnel, le circuit fonctionne à des tensions de mode commun négatives et positives.

Les circuits de surveillance de shunt de courant bidirectionnel sont utilisés dans le système de charge de batterie pour détecter le courant dans les deux sens (pendant la charge et la décharge).

La sortie en fonctionnement bidirectionnel varie entre les tensions négatives et positives autour d'une tension de polarisation appliquée à la broche REF. Pour un fonctionnement bidirectionnel, les broches du NCDS21xR doivent être connectées comme suit:

1. Connectez la résistance de shunt et l'alimentation de charge aux broches d'entrée différentielles (IN- et IN +) de l'IC
2. Le circuit de référence de tension doit être connecté à la broche REF, le circuit doit être de faible impédance.
3. La broche REF peut être connectée en série ou shunt à la référence de tension ou directement à toute alimentation en tension.
4. Fournit une alimentation pour IC via la broche Vs et GND.

Production: Si la tension dépasse la tension (Vs + 0,3 V) à la broche REF, alors elle polarisera en avant la diode connectée entre les broches REF et Vs.

Filtrage d'entrée et de sortie:

Le filtrage du signal d'entrée et de sortie est très important pour les dispositifs et circuits de communication.

Les signaux différentiels d'entrée à la tension de mode commun peuvent être amplifiés pendant la détection du côté haut.

Les appareils peuvent amplifier les faibles tensions et le bruit à un niveau très élevé à travers le shunt, ce qui peut entraîner une erreur dans la mesure du courant.

Pour améliorer la précision de la mesure, il est nécessaire de filtrer le chemin d'entrée de la détection de courant.

La mise en œuvre des filtres peut se faire en ajoutant la résistance de filtre comme indiqué sur la figure.

Une mauvaise sélection de la résistance de filtre peut conduire à un gain inexact. Il est recommandé que la valeur de la résistance d'entrée soit inférieure ou égale à 10Ω.

Un condensateur peut être ajouté pour correspondre à la constante de temps de la résistance shunt. Pour filtrer un bruit à haute fréquence, la valeur du condensateur doit être augmentée à une valeur qui fournit le filtrage requis.

Transitoires dépassant 30 volts:

NCS21xR offre la possibilité de concevoir le circuit pour les applications ayant des tensions transitoires de mode commun supérieures à 30 volts.

À Diode Zener ou les diodes de suppression de tension transitoire (TVS) peuvent être placées avec une résistance d'entrée externe de 10Ω. Vous avez deux options pour réparer les diodes:

Option 1: Fixez une seule diode TVS avec deux diodes à travers l'amplificateur comme surligné en vert dans la figure ci-dessous:

Option 2: Ajouter aux diodes TVS comme surligné en bleu dans la figure ci-dessous

Arrêt du NCS21xR:

À porte logique ou MOSFET interrupteur d'alimentation, ou un verrouillage de transistor peut être configuré avec la broche OUT du NCS21xR pour couper l'alimentation du circuit intégré et protéger les circuits associés de la situation de surintensité détectée.