简述一种新型电流隔离检测系统的设计方案

标签：电流隔离电源

1 引言

电流隔离是指在主源体和接受体之间没有电藕合(即不用导线连接)的情况下从主源体向接受体传递信号。为了在电流隔离电路之间传递电信号往往利用磁场能量变压器隔离或光能(光导发光元件隔离)。

近几年来，随着电力电子技术的飞速发展和集成控制电路的大量使用，快速、准确和安全地检测系统中各个电参数显得尤为重要。主电路电流的检测和保护电路是影响系统可靠、稳定运行的关键之一。一般主电路电参数的检测电路需满足如下两方面的要求，①高精度和高线性度;②具有电气隔离功能。

目前，市场上有许多电流隔离传感器供用户使用，如隔离放大器TPS5904、电流霍尔传感器等。霍尔传感器有性能高、可靠性好、测量精确的优点，因此应用范围比较广，但是价格相对较贵。IR公司推出的IR2175线性电流传感器，可以精确地检测电流信号，隔离效果好，价格又便宜。本文采用Ir2175来实现主电路中电流检测和过流保护功能的设计。

2 IR2175简介

IR2175 ：单片电流传感IC，最大耐压600V，通过外接并联电阻来感应马达的相位电流，从模拟信号转换成数字信号，在把信号传输到低边，输出格式是分立的PWM，3.3V-15V，不需要A/D输入接口，输入电压+/-260mV，130kHz的增益温度漂移20ppm/度C，IGBT短路时有输入过压保护，共模噪音免疫性能高，漏极开路输出，过流关断时间2us，8引脚PDIP或SOIC封装，可用在伺服马达，如高速打印机，包装机械和工具，机器人等自动化。

线性电流传感器IR2175包括电流检测和保护电路，可通过串联在主电路中的检流电阻对回路电流进行实时采样，不需要A/D转换芯片就能自动将输入模拟信号转换成数字PWM信号输出，其频率典型值为130kHz，可以直接与处理器相连。同传统的霍尔电流传感器相比，IR2175具有温漂低、数字PWM输出、接口电路简单、无需线性隔离光耦及A/D转换器、8脚PDIP或SOIC封装等优点。

Ir2175的外形见图1，其引脚定义如下，其中，高压端与主电路相连，低压端与控制电路相连。

IR2175的推荐工作参数如表1所列：

IR2175的输入信号是回路中检流电阻上的压降信号。IR2175的输出信号是频率为130kHz、占空比随电流大小变化的PWM信号。输出占空比范围为9%～91%;当检流电阻上的压降为0时，输出信号的占空比为50%;当输入电压的变化范围为-260mV～+260mV时，对应于输出电压的变化范围为9%～91%。当检流电阻上的压降大于260mV时，输出信号的占空比保持最大值91%;输入小于-260mV时，输出占空比保持最小值9%。因此，当检流电阻上的压降超过-260mV～+260mV时，输出信号就不能反映电流的变化了。

IR2175的主要特点如下：

(1)具有宽度为2μs的过电流关断信号输出，可以直接与微处理器或数字信号处理器进行连接;

(2)IR2175采用PWM数字信号输出，并且可以采用自举电源取代专用辅助电源，从而可以有效减小器件尺寸，减少元件数目;

(3)隔离耐压较高，可以直接与600V电压的主电路连接。

(4)频带较宽，当输入在100mV之内时，带宽典型值为15kHz。