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基于SI8920隔离电流感测放大器的高精度/高隔离电压电机三相电流检测方案

来源: Silicon Labs
2018-03-07
类别:工业控制
eye 315
文章创建人 拍明

  电机的应用领域非常广泛,按照电压等级分低压48V以下,如:电瓶车用电机,玩具车,航模,剃须电动刀等,110V、220V如:风扇、吹风机,跑步机、豆浆机等;中压380V、660V,如:电梯、水泵、运输带等;高压6300V、10000V如大排水站用排水水泵,煤矿用大型空压机电机等。

  电机设计过程中,电流检测非常重要。我们需要检测电流,以此来保护电机,IGBT/MOSFET,以及电路。

  Silicon Labs 的隔离电流感测放大器SI8920则提供了一个高精度,温漂小,隔离电压高的检测电机三相电流的方案。

【SI8920BC-IP】

Si8920BC-IP 是一款电位隔离模拟放大器。低压差分输入理想适用于测量分流器电阻两端的电压或必须把传感器与控制系统隔离。输出的是经过 8.1 倍或 16.2 倍放大的差分模拟信号。Si8920BC-IP 的极低信号延迟允许控制系统快速对故障状况或负载变化做出反应。低偏移和增益漂移确保在整个运行温度范围内保持精确度。极高的共模瞬态抗扰度意味着 Si8920BC-IP 即使在存在大功率开关(如电机驱动系统或逆变器中)的情况下也能进行准确地测量。 It supports up to __isolationrating__ kVrms withstand voltage per UL1577.该技术与其他隔离技术相比,具有更高的性能,降低因高温或老化造成的变化,更紧密的零件匹配,以及更长的使用寿命。

规格摘要

隔离额定值 (kV rms):3.75

初始精度:0.75%

封装类型:GW DIP8

【Si8920 Data Sheet】

Isolated Amplifier for Current Shunt Measurement

The Si8920 is a galvanically isolated analog amplifier. The low-voltage differential input is ideal for measuring voltage across a current shunt resistor or for any place where a sensor must be isolated from the control system. The output is a differential analog signal amplified by either 8.1x or 16.2x.

The very low signal delay of the Si8920 allows control systems to respond quickly to fault conditions or changes in load. Low offset and gain drift ensure that accuracy is maintained over the entire operating temperature range. Exceptionally high commonmode transient immunity means that the Si8920 delivers accurate measurements even

in the presence of high-power switching as is found in motor drive systems and inverters.

The Si8920 isolated amplifier utilizes Silicon Labs’ proprietary isolation technology. It supports up to 5.0 kVrms withstand voltage per UL1577. This technology enables higher performance, reduced variation with temperature and age, tighter part-to-part matching, and longer lifetimes compared to other isolation technologies. Automotive Grade is available for certain part numbers. These products are built using automotive-specific flows at all steps in the manufacturing process to ensure the robustness and low defectivity required for automotive applications.

Industrial Applications

• Industrial and renewable energy inverters

• AC, Brushless, and DC motor controls and drives

• Variable speed motor control in consumer white goods

• Isolated switch mode and UPS power supplies Safety Regulatory Approvals

• UL 1577 recognized

• Up to 5000 Vrms for 1 minute

• CSA component notice 5A approval

• IEC 60950-1 (reinforced insulation)

• VDE certification conformity

• VDE0884 Part 10 (basic/reinforced insulation)

• CQC certification approval

• GB4943.1

Automotive Applications

• Hybrid and EV traction inverters

• Onboard chargers

• Charging pedestals

KEY FEATURES

• Low voltage differential input

• ±100 mV and ±200 mV options

• Low signal delay: 0.75 µs

• Input offset: 0.2 mV

• Gain error: <0.5%

• Excellent drift specifications

• 1 µV/°C offset drift

• 10 ppm/°C gain drift

• Nonlinearity: 0.025% full-scale

• Low noise: 0.10 mVrms over 100 kHz bandwidth

• High common-mode transient immunity: 75 kV/µs

• Compact packages

• 16-pin wide body SOIC

• 8-pin surface mount DIP

• –40 to 125 °C

• AEC-Q100

• Automotive-grade OPNs available

• AIAG compliant PPAP documentation support

• IMDS and CAMDS listing support

Si8920系列

Si8920AC-IP

Si8920BC-IP

Si8920AD-IS

Si8920BD-IS

Si8920BC-AP

  SI8920的典型电路连接如下图:

SI8920的典型电路连接如下图

  图:SI8920的典型电路连接如下图

  其中

  • SI8234为PWM输入的驱动High-Side/Low-Side的驱动器。

  • SI8920为电流检测芯片,模拟信号输入,模拟信号输出。

  • RSENSE为检测电流的精密电阻

  • Load为负载。

  • Q1,Q2为MOSFET/IGBT。

  • Q3,C2,D1,C3,R3构成浮动电源电路。

  上图为整个三相电机其中的一相,Silicon Labs提供了电机的全套解决方案,包括驱动电路与电流检测。SI8920有着输入范围可调,精度高,温漂小的特点,在电机领域有着广泛的应用。

  SI8920的具体特点如下:

  • 输入范围: +/-200mv OR +/-100mv可选

  • 增益倍数: 8.1 OR 16.2 可选

  • 增益误差:<0.5%

  • 非线性度:0.1%(Full scale)

  • 温度:-45 - 125度

  • 温度稳定性: 1 μV/°C offset drift 60 ppm/°C gain drift

  • 紧凑型封装:DIP8 OR SOIC-16可选

  • 隔离电压: 3.75KV OR 5KV可选

  相关元件供应

  型号:SI8920BC-IPR                           品牌:SILICON LABS

  型号:SI8920AD-IS                             品牌:SILICON LABS

  型号:SI8920BD-IS                             品牌:SILICON LABS

  型号:SI8920AC-IP                             品牌:SILICON LABS

  型号:SI8920BC-IP                             品牌:SILICON LABS

  型号:SI8920ISO-KIT                          品牌:SILICON LABS

      【高压电动机

  高压电动机是指额定电压在1000V以上的电动机。常使用的是6000V和10000V电压,由于国外的电网不同,也有3300V和6600V的电压等级。高压电动机产生是由于电机功率与电压和电流的乘积成正比,因此低压电机功率增大到一定程度(如300KW/380V)电流受到导线的允许承受能力的限制就难以做大,或成本过高。需要通过提高电压实现大功率输出。 高压电机优点是功率大,承受冲击能力强;缺点是惯性大,启动和制动都困难。

  各种电动机中应用最广的是交流异步电动机(又称感应电动机 )。它使用方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固,但功率因数较低,调速也较困难。大容量低转速的动力机常用同步电动机 (见同步电机)。同步电动机不但功率因数高,而且其转速与负载大小无关,只决定于电网频率。工作较稳定。在要求宽范围调速的场合多用直流电动机。但它有换向器,结构复杂,价格昂贵,维护困难,不适于恶劣环境。20世纪70年代以后,随着电力电子技术的发展,交流电动机的调速技术渐趋成熟,设备价格日益降低,已开始得到应用 。电动机在规定工作制式(连续式、短时运行制、断续周期运行制)下所能承担而不至引起电机过热的最大输出机械功率称为它的额定功率,使用时需注意铭牌上的规定。电动机运行时需注意使其负载的特性与电机的特性相匹配,避免出现飞车或停转。电动机能提供的功率范围很大,从毫瓦级到万千瓦级。 电动机的使用和控制非常方便,具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力,能满足各种运行要求;电动机的工作效率较高,又没有烟尘、气味,不污染环境,噪声也较小。由于它的一系列优点,所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化。




责任编辑:Davia

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