В статье представлены решения по созданию микросхем для датчиков в рамках перехода на полную технологическую независимость.
Компания «ИДМ-ПЛЮС», Зеленоград, г. Москва
Датчики тока серии ДМПК
В основу работы датчиков тока серии ДМПК положен принцип преобразования магнитного поля в выходное напряжение, которое изменяется пропорционально силе протекающего в проводнике тока. Конструкция таких датчиков предусматривает наличие встроенного магнитопровода, концентрирующего магнитный поток. При этом расположенная в зазоре микросхема датчика магнитного поля обеспечивает преобразование магнитной индукции в выходное напряжение, которое затем усиливается для получения требуемого размаха. К преимуществам устройств этого типа следует отнести небольшие габариты и массу, наличие гальванической развязки и низкое энергопотребление.
Датчики тока и напряжения серий ДТК и ДНК
Принцип действия датчиков тока и напряжения серий ДТК и ДНК такой же, как у как у датчиков ДМПК, однако они имеют ряд конструктивных особенностей. В первую очередь это наличие компенсационной обмотки для создания компенсирующего магнитного потока. Кроме того, выходным сигналом датчиков серии ДТК служит протекающий через нагрузочный резистор ток, величина которого в несколько раз меньше измеряемого тока в проводнике. При этом коэффициент пропорциональности определяется числом витков в компенсирующей обмотке. Поэтому основными достоинствами датчиков такого типа являются высокая точность, расширенный частотный диапазон и низкий температурный дрейф характеристик.
В работе датчиков напряжения ДНК используется тот же принцип. Устройство имеет встроенную первичную обмотку и подключается к измерямой электрической цепи через внешний ограничивающий резистор.
Датчики тока серии ДТМ
В зависимости от исполнения принцип работы датчиков тока серии ДТМ основан на преобразовании магнитного поля в выходное напряжение, цифровой код или широтно-импульсный модулированный (ШИМ) сигнал, пропорциональный силе тока, протекающего в проводнике. Измеряемый ток создает магнитный поток, а микросхема типа К5331НН015 и чувствительные элементы преобразуют созданную магнитную индукцию в выходное напряжение (цифровой код, ШИМ-сигнал), которые в дальнейшем усиливаются для получения требуемого размаха. К достоинствам устройств этого типа наряду с небольшими габаритами и массой, наличием гальванической развязки и низким энергопотреблением следует отнести возможность установки на плату и использования цифровых интерфейсов.
Работа компании «ИДМ-ПЛЮС» в рамках импортозамещения
Разработанные специалистами компании датчики тока прямого усиления с одно- и двухполярным питанием полностью взаимозаменяемы с зарубежными аналогами (устройствами типа LEM LTC 600‑SF/SP3, LEM LTC 1000‑SF/SP21, LEM HASS 400/500‑S, 3E SC145R‑1000 и LEM НАT 800/1000‑S) как по техническим характеристикам, так и по габаритам.
Аналоги датчиков LEM LTC 600‑SF/SP3, LEM LTC 1000‑SF/SP21 и 3E SC145R‑1000 представляют собой датчики тока 500/1000 А компенсационного типа, предназначенные для измерения переменного/постоянного, а также импульсного тока без разрыва цепи. Схема, компенсирующая магнитный поток, обеспечивает широкий диапазон частот и высокую точность измерения, поскольку полностью исключает температурный дрейф чувствительности элемента Холла.
Для замены устройств типа LEM HAX 400/500‑S можно использовать датчики тока 400/500 А прямого усиления, также предназначенные для измерения переменного/постоянного и импульсного тока без разрыва цепи. В конструкции датчиков для обеспечения независимости силовой и измерительной цепей предусмотрена гальваническая развязка.
Новые датчики тока
В начале 2023 года специалисты зеленоградского предприятия завершили анонсированные ранее работы по созданию датчиков тока компенсационного типа на номинальные токи величиной 25, 50, 100 и 1000 А. В число новинок входят датчики:
- КPУ 6/ 15/ 25‑П для источников бесперебойного питания (ИБП), защиты от перегрузки по току и мониторинга тока электронных схем (рис. 1);
Рис. 1. Компенсационный датчик тока для ИБП КPУ 6/ 15/ 25‑П
- КТ 100‑Л, КТ 100‑П и КА 25/50/100‑П для общепромышленного применения с питанием двухполярного типа и токовым выходом (рис. 2);
Рис. 2. Компенсационные датчики тока для общепромышленного применения: а – КТ 100‑Л; б – КТ 100‑П; в – КА 25/ 50/ 100‑П
- ДТК‑100 ФМ, ДТК‑100 ТМ и ДТК‑25/50/100 ПМ для специальных применений с расширенным температурным диапазоном (рис. 3);
Рис. 3. Компенсационные датчики тока для специальных применений: а – ДТК‑100 ФМ; б – ДТК‑100 ТМ; в – ДТК‑25/ 50/ 100 ПМ
- КФ 1000‑Л и КЕ 1000‑ЛР для измерения переменных, постоянных, а также импульсных токов с питанием двухполярного типа и токовым выходом (рис. 4).
Рис. 4. Компенсационные датчики тока для измерения переменных, постоянных, а также импульсных токов: а – КФ 1000‑Л; б – КЕ 1000‑ЛР
Датчики этих серий могут использоваться в источниках питания (в том числе бесперебойных и с коммутируемым режимом); аккумуляторных батареях; приводах переменного/постоянного тока с регулируемой скоростью; электроприборах с регулируемой частотой; защитных устройствах автоматики; системах управления электродвигателями постоянного/переменного тока.
Ранее ООО «ИДМ-ПЛЮС» запустило в производство линейку компактных датчиков тока прямого усиления серий РС и РЭС для установки на печатную плату. Это устройства с аналоговым потенциальным выходом и однополярным питанием, предназначенные для установки в разрыв токовой цепи и позволяющие контролировать постоянные/переменные токи величиной до 200 А обоих направлений.
В линейке датчиков этого типа тоже появились две новинки.
Датчик тока прямого усиления РУМО 400‑Л (рис. 5) используется для измерения постоянных, переменных, а также импульсных токов. Для обеспечения электромагнитной совместимости, повышения помехозащищенности и точности измерений конструкция датчика предусматривает наличие гальванической развязки между первичной и вторичной цепью, формирующей независимый контур тока сигнальной цепи относительно силовой. Тем самым обеспечивается независимость сигнальной цепи при выполнении измерений, а также в цепях обратной связи. Такие датчики успешно используются при контроле тока аккумуляторных батарей, а также других источников питания.
Диапазон измеряемых датчиком токов составляет ±1100 А; напряжение источника питания (UCC) 5 В; номинальный условный ток потребления (ICC) не более 25 мА; ошибка преобразования ±2 % (НКУ); диапазон эксплуатационных температур –40…+85 °C; соединительный провод и разъем – Molex 5045‑04A; поддерживаемый интерфейс – аналоговое напряжение. Корпус датчика размером 40,5 × 30 × 30 мм изготовлен из высокопрочного пластика. Прибор может заменить датчик HASS 400‑S производства LEM USA Inc.
Рис. 5. Датчик тока прямого усиления РУМО 400‑Л
Датчик тока прямого усиления РК 5/10‑П в корпусе SOIC‑8 предназначен для измерения переменных/постоянных токов обоих направлений. Исполнения различаются диапазоном измерений: ±5 и ±10 А. Конструкция устройства предусматривает наличие: расположенных на одной стороне корпуса сдвоенных выводов, через которые пропускается измеряемый ток, аналогового радиометрического выхода, встроенного токового проводника и гальванической развязки между первичной и вторичной цепями.
Питание датчика однополярное, 5 В. Линейная область выходного сигнала находится в диапазоне 0,5…4,5 В, который соответствует размаху тока первичной цепи от –Ipn до +Ipn (величина Ipn соответствует номинальному току). Точность измерения составляет ±2 %, чувствительность 200 мВ/А для датчика РК 5‑П и 400 мВ/А для датчика РК 10‑П. Диапазон эксплуатационных температур –40…85 °C. Благодаря компактным размерам устройство может использоваться в малогабаритных изделиях, источниках питания, системах защиты от перегрузок, блоках управления нагрузкой и т. п.
Опубликовано_в журнале ИСУП № 1(103)_2023
Компания «ИДМ-ПЛЮС»,
Зеленоград, г. Москва,
тел.: +7 (495) 018‑1231,
e-mail: salesidm-plus.ru
Иллюстрации предоставлены компанией ООО «ИДМ-ПЛЮС»
_big.jpg'); "2(116)_small.jpg")
